(57)【要約】  ２端子構造を有し、且つ、先に積層された層による制約の少ない条件で後の層が積層される多接合光電変換装置、集積型多接合光電変換装置、並びにそれらの製造方法を提供することを目的とする。分光感度の異なる複数の光電変換セルを積層し、少なくとも光が入射する側と反対側の端部の光電変換セル（２、４）は、接続する側の最上層にそれぞれ導電性薄膜層（５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ）を有し、その他の光電変換セル（３）は接続する側の最上層及び最下層にそれぞれ導電性薄膜層（１６ａ、１６ｂ）を有し、最上層および最下層同士を透明絶縁材料中に導電性微粒子を含有した異方性導電接着層（６ａ、６ｂ）を介して接合させる。異方性導電接着層（６ａ、６ｂ）内の導電性微粒子が各層の積層方向の電気的接続、導電性薄膜層（５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ）が各接合材料である光電変換層（２、３、４）の横方向（面内方向）の電気的接続を行う。
2011024534.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
分光感度の異なる複数の光電変換セルを積層し、光学的、電気的に接続してなる多接合光電変換装置であって、
少なくとも光が入射する側と反対側の端部の光電変換セルは、接続する側の最上層にそれぞれ導電性薄膜層を有し、その他の発電セルは接続する側の最上層および最下層にそれぞれ導電性薄膜層を有し、前記最上層および最下層同士を透明絶縁材料中に導電性微粒子を含有した異方性導電接着層を介して接合させたことを特徴とする多接合光電変換装置。
【請求項２】
前記光電変換セルを２つとする請求項１記載の多接合光電変換装置。
【請求項３】
上部透光性基板上に、透明電極層、上部光電変換層、及び上部導電性薄膜層が順に設けられた上部光電変換セルと、
下部基板上に、裏面電極層、前記上部光電変換層と分光感度の異なる下部光電変換層、及び下部導電性薄膜層が順に設けられた下部光電変換セルと、
接着機能を有する透明絶縁材料、及び、前記透明絶縁材料中に分散される導電性微粒子を含む異方性導電接着層と、
を備え、
前記異方性導電接着層の一方の面に前記上部導電性薄膜層が隣接され、
前記異方性導電接着層の他方の面に前記下部導電性薄膜層が隣接され、
前記光電変換セルと前記下部光電変換セルとが前記異方性導電接着層を介して電気的に直列に接続される多接合光電変換装置。
【請求項４】
前記異方性導電接着層が、下部光電変換層が主に吸収する波長領域の光に対して８０％以上の光透過率を有する請求項３に記載の多接合光電変換装置。
【請求項５】
前記異方性導電接着層の屈折率が１．２以上２．０以下である請求項３または請求項４に記載の多接合光電変換装置。
【請求項６】
前記上部光電変換層が、非晶質シリコンを主とし、
前記透明電極層が、前記上部透光性基板と反対側の表面にテクスチャー構造を有し、
前記テクスチャー構造が、０．１μｍ以上０．３μｍ以下のピッチ及び高さを有する凹凸形状である請求項３乃至請求項５のいずれかに記載の多接合光電変換装置。
【請求項７】
前記下部光電変換層が、微結晶シリコンを主とし、
前記裏面電極層が、前記下部基板と反対側の表面にテクスチャー構造を有し、
前記テクスチャー構造が、０．３μｍ以上１μｍ以下のピッチ及び高さを有する凹凸形状である請求項３乃至請求項６のいずれかに記載の多接合光電変換装置。
【請求項８】
前記導電性薄膜層が、不純物をドープした低抵抗な半導体層又はグリッド電極層の少なくとも一方である請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の多接合光電変換装置。
【請求項９】
前記不純物をドープした低抵抗な半導体層が、透明導電膜層である請求項８に記載の多接合光電変換装置。
【請求項１０】
請求項１乃至請求項９のいずれか１項に記載の分光感度の異なる２つの光電変換セルを積層し、光学的・電気的に接続する集積型多接合光電変換装置であって、
それぞれの集積型光電変換装置は、接続する側の最上層に導電性薄膜層を有し、前記最上層同士と前記最上層の電極と対をなす反対側の電極同士を透明絶縁材料中に導電性微粒子を含有した異方性導電接着層を介して接合させて隣接する各多接合型光電変換素子同士を直列に接続させた集積型多接合光電変換装置。
【請求項１１】
透明電極層上に、上部発電部と、前記上部発電部と分離するよう配置された上部導電部を有し、前記上部発電部及び前記上部導電部のそれぞれの最表層に上部導電性薄膜層が設けられた上部光電変換セルが集積化された上部光電変換モジュールと、
裏面電極層上に、上部発電部と分光感度の異なる下部発電部と、前記下部発電部と分離するよう配置された下部導電部を有し、前記下部発電部及び前記下部導電部のそれぞれの最表層に下部導電性薄膜層が設けられた下部光電変換セルが集積化された下部光電変換モジュールと、
透明絶縁材料と、前記透明絶縁材料中に分散される導電性微粒子とを含む異方性導電接着層と、
を備え、
前記異方性導電接着層の一方の面に前記上部導電性薄膜層が隣接され、
前記異方性導電接着層の他方の面に前記下部導電性薄膜層が隣接され、
所定の上部光電変換セルの上部発電部と所定の下部光電変換セルの下部発電部とが対応し、且つ、所定の下部光電変換セルの下部導電部が所定の上部光電変換セルに隣接した上部光電変換セルの上部導電部とが対応し、
前記対応する上部発電部と下部発電部とが前記異方性導電接着層を介して電気的に直列に接続され、
前記対応する上部導電部と下部導電部とが前記異方性導電接着層を介して電気的に接続される集積型多接合光電変換装置。
【請求項１２】
第１半導体上に第１導電性薄膜層を形成させる工程と、
第２半導体上に第２導電性薄膜層を形成させる工程と、
前記第１導電性薄膜層と前記第２導電性薄膜層との間に透明絶縁材料中に導電性微粒子を含有した異方性導電接着層を挿入し、第１集積型光電変換装置と第２集積型光電変換装置とを、異方性導電接着層を介して接合させる工程と、
を備える多接合光電変換装置の製造方法。
【請求項１３】
上部透光性基板上に、透明電極層、上部光電変換層、及び上部導電性薄膜層が順に設けられた上部光電変換セルを形成する工程と、
下部基板上に、裏面電極層、前記上部光電変換層と分光感度の異なる下部光電変換層、及び下部導電性薄膜層が順に設けられた下部光電変換セルを形成する工程と、
接着機能を有する透明絶縁材料、及び、前記透明絶縁材料中に分散される導電性微粒子を含む異方性導電接着層の一方の面に前記上部導電性薄膜層が隣接され、前記異方性導電接着層の他方の面に前記下部導電性薄膜層が隣接されるよう、前記上部光電変換セルと前記異方性導電接着層と前記下部光電変換セルとを配置して積層体とする工程と、
前記積層体を熱圧着して、前記上部光電変換セルと前記異方性導電接着層と前記下部光電変換セルとを接合する工程と、を備える多接合光電変換装置の製造方法。
【請求項１４】
前記異方性導電接着層を、異方性導電接着シート、金属粒子分散ポリマー接着剤、またはポリマー微粒子及び導電性微粒子で構成される混合微粒子のいずれかを用いて形成する請求項１３に記載の多接合光電変換装置の製造方法。
【請求項１５】
透明電極層上に、上部発電部と、前記上部発電部と分離された上部導電部と、前記上部発電部及び前記上部導電部のそれぞれの最表層に上部導電性薄膜層とを有する上部光電変換セルを集積化させて上部光電変換モジュールを製造する工程と、
裏面電極層上に、前記上部発電部と分光感度の異なる下部発電部と、前記下部発電部と分離された下部導電部と、前記下部発電部及び前記下部導電部のそれぞれの最表層に下部導電性薄膜層とを有する下部光電変換セルを集積化させて下部光電変換モジュールを製造する工程と、
接着機能を有する透明絶縁材料、及び、前記透明絶縁材料中に分散される導電性微粒子を含む異方性導電接着層の一方の面に前記上部導電性薄膜層が隣接され、前記異方性導電接着層の他方の面に前記下部導電性薄膜層が隣接され、所定の上部光電変換セルの上部発電部と所定の下部光電変換セルの上部発電部とが対応し、且つ、所定の下部光電変換セルの下部導電部が所定の上部光電変換セルに隣接した上部光電変換セルの上部導電部とが対応するよう、前記上部光電変換モジュールと前記異方性導電接着層と前記下部光電変換モジュールとを配置して積層体とする工程と、
前記積層体を熱圧着して、前記上部光電変換セルと前記異方性導電接着層と前記下部光電変換セル、及び、前記上部導電部と前記異方性導電接着層と前記下部導電部とを接合する工程と、
を備える集積型多接合光電変換装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多接合光電変換装置、集積型多接合光電変換装置、並びにそれらの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽光のエネルギーを電気エネルギーに変換する太陽電池に用いられる光電変換装置は、分光感度の異なる発電層（光電変換層）を積層させて多接合型光電変換装置とすることによって、変換効率を向上させることができる。多接合型光電変換装置には、モノリシック型とメカニカルスタック型とがある。【０００３】
モノリシック型の光電変換装置は、２端子構造を有し、薄膜成長技術を用いて形成される。図８に、モノリシック型の光電変換装置の構成の一例を示す。光電変換装置は、＋（プラス）極の金属電極上に、ボトムセル、トンネルダイオード、ミドルセル、トンネルダイオード、トップセルが順に積層されている。トップセルの上には、−（マイナス）極の金属電極が設けられている。ボトムセル、ミドルセル、及びトップセルは、それぞれ＋極側からｐ層とｎ層とが順に積層される。トンネルダイオードは、＋極側からｎ＋層とｐ＋層とが順に積層される。なお、トンネルダイオードはトップセル、ミドルセル、ボトムセルの特性によっては不要な場合もある。【０００４】
モノリシック型の光電変換装置のより具体的な例としては、Ｇｅ基板上にＩｎＧａＡｓ半導体層とＩｎＧａＰ半導体層とを順に形成させた化合物半導体太陽電池や、透明導電膜付きのガラス基板上に非晶質シリコン半導体層と微結晶シリコン半導体層とを順に、または、逆順に積層させたシリコン系薄膜太陽電池などが挙げられる。上記光電変換装置において、ＩｎＧａＰ半導体層や非晶質シリコン半導体層のような短波長側に光吸収スペクトルを有する半導体層または禁制帯幅の広い半導体層では、主に短波長領域の光が吸収され、長波長領域の光は透過する。透過した長波長長域の光は、ＩｎＧａＡｓ半導体層や微結晶シリコン半導体層のような長波長側に光吸収スペクトルを有する半導体層または禁制帯幅の狭い半導体層で主に吸収される。このようにして分光感度の異なる光電変換層を積層させることにより、広い波長領域の太陽光を効率的に吸収できるため、光電変換効率の高い光電変換装置となる。また、シリコン系薄膜太陽電池では、透明導電膜付き基板の表面を適当な凹凸形状とすることで光閉じ込め効果を高めようとしている。【０００５】
メカニカルスタック型の光電変換装置は、多端子構造を有し、別々に形成した２つの光電変換セルを機械的に張り合わせて形成される。図９に、メカニカルスタック型の光電変換装置の構成の一例を示す。光電変換装置は、＋極の金属電極上に、ｐ層、ｎ層、及び−（マイナス）極の金属電極が順に積層されたボトムセルと、ボトムセルと同様の構成からなるミドルセル及びトップセルとが順に積層されている。ぞれぞれの金属電極には引き出し線が設けられている。【０００６】
メカニカルスタック型の光電変換装置として、特許文献１、特許文献２及び特許文献３に開示されているタンデム型太陽電池が挙げられる。
特許文献１及び特許文献２のタンデム太陽電池は、別々に製作された上部太陽電池セルと下部太陽電池セルとが、防湿性ポリマーにて張り合わせられた構造を有する。上部太陽電池セルと下部太陽電池セルは、それぞれ独立して出力を取り出す構造となっている。そのため、防湿性ポリマーは絶縁物である必要がある。
特許文献１のタンデム型太陽電池では、禁制帯幅の広いカルコパイライト化合物セルで短波長領域の光が吸収され、禁制帯幅の狭い単結晶シリコンセルで長波長領域の光が吸収される。全体として太陽光スペクトルを効果的に吸収して太陽電池の光電変換効率を増すことができる。【０００７】
特許文献３のタンデム型太陽電池は、絶縁性透明基板上に透明導電膜、非晶質シリコン膜、及び透明導電膜が形成された太陽電池セルと、絶縁性基板上に金属薄膜、非晶質シリコン膜、及び透明導電膜が形成された太陽電池セルとが、透明導電膜同士が密着するように重ね合わせられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平６−２８３７３８号公報（段落［０００８］、［００１９］）
【特許文献２】特開平７−１２２７６２号公報（段落［０００８］、［００１３］）
【特許文献３】特開昭６４−４１２７８号公報（請求項１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
モノリシック型の多接合光電変換装置は、多接合光電変換装置を構成する各層を順次積層して形成される。一般に、多接合光電変換装置では、各層は異なる材料からなり、その物性も異なる。従って、先に積層された層の物性を考慮して、後の層を積層させなくてはならない。【００１０】
例えば、先に積層される半導体層の安定な温度の上限が、後に積層される半導体層の最適積層温度よりも低い場合、後に積層される半導体層を最適な温度で積層すると先に積層された半導体層が劣化してしまう。そのため、後の層を積層させる条件は、下地となる層に熱的損傷を与えないような条件に限定される。一方、後に積層される半導体層を最適温度以下で積層すると後に積層される半導体層の特性が低下してしまう。【００１１】
例えば、ＩｎＧａＰ半導体層／ＩｎＧａＡｓ半導体層／Ｇｅ基板で構成された化合物半導体太陽電池では、ゲルマニウム基板と半導体層とを格子整合させることが優先される。そのため、半導体層に適用可能な材料は制限され、任意の格子定数及び禁制帯幅を有する材料を選択することができない。【００１２】
例えば、透明導電膜付き基板／非晶質シリコン半導体層／微結晶シリコン半導体層で構成されたシリコン系薄膜太陽電池では、格子整合の制約はない。しかしながら、非晶質シリコン半導体層と微結晶シリコン半導体層とでは主に吸収される光の波長範囲が異なるため、透明導電膜付き基板の表面に形成させるべき最適な凹凸形状が異なる。
長波長領域の光を閉じ込めるためには凹凸形状を大きくすると良い。一方、透明導電膜付き基板の表面の凹凸形状は中間屈折率的な働きをしており、屈折率差に起因する界面反射を抑制する効果がある。そのため、凹凸形状が大きいと短波長領域の光が反射されるようになる。また、凹凸形状が大きいと透明導電膜内での光閉じ込め・損失が大きくなることが指摘されている。【００１３】
上記問題を解決するために、短波長領域の光及び長波長領域の光の双方に光閉じ込め効果を有する二重テクスチャー構造を備えた透明導電膜付き基板が開発されている。しかしながら、特殊な形状である二重テクスチャー構造上に密着性良くシリコン半導体層を形成させるには、製膜プロセス条件が制限されるため、品質の良いシリコン半導体層を製膜することは難しい。【００１４】
一方、メカニカルスタック型の光電変換装置は、２つの光電変換セルを別々に形成させるため、各光電変換セルを異なる条件で形成させることができる。すなわち、モノリシック型で懸念される上部光電変換セル積層時の下部光電変換セルへの熱的損傷などを気にすることなく、それぞれの光電変換セルの形成に最適な条件を選定できる。しかしながら、特許文献１及び特許文献２に記載の光電変換装置は、各光電変換セルが絶縁性の透明エポキシ樹脂で機械的に接合されており、光電変換セル間の電気的な接続はない。そのため、接合部から各光電変換セルの電極を外部に取り出さなければならず、多端子構造となる。このような多端子構造を備えた光電変換装置では、光電変換セルの面積が大きい場合、光電変換セル中央部から電極を外部に取り出すまでの距離が長くなるため、電気抵抗が増大して電力ロスが大きくなってしまうという問題が生じる。また、電極を外部に取り出して接続するためのスペースが余計に必要となるため、素子のサイズが大型化してしまうという問題もある。【００１５】
特許文献３のメカニカルスタック型の光電変換装置は、透明導電膜同士を密着させることにより光学的な・電気的な接合を可能としている。しかしながら、機械的接合強度を向上させるためには、接合が可能となる透明導電膜の種類、透明導電膜の平坦性など構造上の自由度が非常に小さいという問題がある。そのため、製造時に自然に発生した表面凹凸を有する光電変換セル、あるいは、意図的に光を半導体層に閉じ込めるために凹凸を設けたテクスチャー構造を有する光電変換セルをメカニカルスタックすることができなかった。【００１６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、２端子構造を有し、且つ、先に積層された層による制約の少ない条件で後の層が積層される多接合光電変換装置、集積型多接合光電変換装置、並びにそれらの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明の第１の態様は、分光感度の異なる複数の光電変換セルを積層し、光学的、電気的に接続してなる多接合光電変換装置において、少なくとも光が入射する側と反対側の端部の光電変換セルは、接続する側の最上層にそれぞれ導電性薄膜層を有し、その他の光電変換セルは接続する側の最上層および最下層にそれぞれ導電性薄膜層を有し、前記最上層および最下層同士を透明絶縁材料中に導電性微粒子を含有した異方性導電接着層を介して接合させたことを特徴とする多接合光電変換装置を提供する。【００１８】
第１の態様によれば、複数の異なる光電変換セルをそれぞれ複数の異なる基板上に形成しているため、光電変換セル毎に最適な基板や形成条件を選択することができる。また、第１の態様によれば、複数の分光感度の異なる光電変換セルを積層して接合されているので、幅広い太陽光スペクトルを効果的に吸収して多接合光電変換装置の光電変換効率を増すことができる。
また、第１の態様によれば、各光電変換セルの接合部は透明絶縁材料中に導電性微粒子を含む（分散させて含ませる）異方性導電接着層を介して接合されているため、各光電変換セルの機械的、電気的、光学的な接続が同時になされる。従って、両端の光電変換セルを除く各光電変換セルの電極を外部に取り出す必要はなく、電気抵抗を小さくして電力損失を小さくでき、素子の面積を小さくできる。【００１９】
上記発明の第１の態様において、光電変換セルは２つとしても良い。【００２０】
本発明の第２の態様は、上部透光性基板上に、透明電極層、上部光電変換層、及び上部導電性薄膜層が順に設けられた上部光電変換セルと、下部基板上に、裏面電極層、前記上部光電変換層と分光感度の異なる下部光電変換層、及び下部導電性薄膜層が順に設けられた下部光電変換セルと、接着機能を有する透明絶縁材料、及び、前記透明絶縁材料中に分散される導電性微粒子を含む異方性導電接着層と、を備え、前記異方性導電接着層の一方の面に前記上部導電性薄膜層が隣接され、前記異方性導電接着層の他方の面に前記下部導電性薄膜層が隣接され、前記光電変換セルと前記下部光電変換セルとが前記異方性導電接着層を介して電気的に直列に接続される多接合光電変換装置を提供する。【００２１】
上記第２の態様によれば、上部光電変換セル及び下部光電変換セルの分光感度は異なるため、広い波長領域の光を吸収可能な光電変換装置となる。上部光電変換セル及び下部光電変換セルは、各光電変換セルに適した製膜プロセスによって製造され得る。従って、モノリシック型の多接合太陽電池で懸念されている上部光電変換セル製造過程における下部光電変換セルへの熱的損傷による性能悪化を心配しなくても良い。異方性導電接着層に含まれる透明絶縁材料は、透光性及び接着性を有する。また、透明絶縁材料は異方性導電接着層の面方向の絶縁性を保持する。透明絶縁材料中に分散される導電性微粒子は、異方性導電接着層の厚さ方向を導電性とし、上部光電変換セルと下部光電変換接とを電気的に接続する役割を果たす。これによって、２端子構造の多接合光電変換装置とすることができ、各光電変換セルで出力させる必要がない。各光電変換セルと異方性導電接着層との間に位置する導電性薄膜層は、面内方向での導電性を確保する役割を果たす。【００２２】
第２の態様において、前記異方性導電接着層が、下部光電変換層が主に吸収する波長領域の光に対して８０％以上の光透過率を有することが好ましい。また、前記異方性導電接着層の屈折率は、１．２以上２．０以下であることが好ましい。そのようにすることで、下部光電変換セルで利用される光量を確保することができる。【００２３】
第２の態様において、前記上部光電変換層が、非晶質シリコンを主とし、前記透明電極層が、前記上部透光性基板と反対側の表面にテクスチャー構造を有し、前記テクスチャー構造が、０．１μｍ以上０．３μｍ以下のピッチ及び高さを有する凹凸形状であることが好ましい。これによって、非晶質シリコンを主とする上部光電変換層で主に吸収される波長に対する高い光閉じ込め効果を得ることができる。【００２４】
第２の態様において、前記下部光電変換層が、微結晶シリコンを主とし、前記裏面電極層が、前記下部基板と反対側の表面にテクスチャー構造を有し、前記テクスチャー構造が、０．３μｍ以上１．０μｍ以下のピッチ及び高さを有する凹凸形状であることが好ましい。これによって、微結晶シリコンを主とする下部光電変換層で主に吸収される波長に対する高い光閉じ込め効果を得ることができる。【００２５】
上記第１の態様及び第２の態様において、前記導電性薄膜層は、光電変換層の１セル内の横方向の電気的接続を担うとともに、異方性導電接着層との接触界面抵抗を低減する役目も担う。このため、不純物をドープした低抵抗な半導体層又はグリッド電極層の少なくとも一方であることが好ましい。また、前記不純物をドープした低抵抗な半導体層は、同等の低抵抗な透明導電膜層であって良い。【００２６】
本発明の第３の態様は、第１半導体上に第１導電性薄膜層を形成させる工程と、第２半導体上に第２導電性薄膜層を形成させる工程と、前記第１導電性薄膜層と前記第２導電性薄膜層との間に透明絶縁材料中に導電性微粒子を含有した異方性導電接着層を挿入し、第１集積型光電変換装置と第２集積型光電変換装置とを、異方性導電接着層を介して接合させる工程とを備える多接合光電変換装置の製造方法を提供する。【００２７】
第３の態様によれば、モノリシック型の多接合光電変換装置で懸念されるような、後に積層される光電変換セル製造過程における、先に形成された光電変換セルへの熱的損傷による性能悪化を心配しすることなく、多接合型光電変換装置を製造することができる。【００２８】
本発明の第４の態様は、上部透光性基板上に、透明電極層、上部光電変換層、及び上部導電性薄膜層が順に設けられた上部光電変換セルを形成する工程と、下部基板上に、裏面電極層、前記上部光電変換層と分光感度の異なる下部光電変換層、及び下部導電性薄膜層が順に設けられた下部光電変換セルを形成する工程と、接着機能を有する透明絶縁材料、及び、前記透明絶縁材料中に分散される導電性微粒子を含む異方性導電接着層の一方の面に前記上部導電性薄膜層が隣接され、前記異方性導電接着層の他方の面に前記下部導電性薄膜層が隣接されるよう、前記上部光電変換セルと前記異方性導電接着層と前記下部光電変換セルとを配置して積層体とする工程と、前記積層体を熱圧着して、前記上部光電変換セルと前記異方性導電接着層と前記下部光電変換セルとを接合する工程と、を備える多接合光電変換装置の製造方法を提供する。【００２９】
第４の態様によれば、モノリシック型の多接合太陽電池で懸念されるような、上部光電変換セル製造過程における下部光電変換セルへの熱的損傷による性能悪化を心配しすることなく、多接合型光電変換装置を製造することができる。【００３０】
第４の態様において、前記異方性導電接着層を、異方性導電接着シート、金属粒子分散ポリマー接着剤、またはポリマー微粒子及び導電性微粒子で構成される混合微粒子のいずれかを用いて形成しても良い。
異方性導電接着シートは硬化された接着シートであるため、取り扱いが簡便である。一方、金属粒子分散ポリマー接着剤は、流動性を有する。そのため、異方性導電接着層の厚さを調整し易い。また、硬化された接着シートよりも低い圧力で上部光電変換セルと下部光電変換セルとを接合させることができる。それによって、実生産時の過圧着圧力による破損などの歩留まり低下を防止できる。
ポリマー微粒子及び導電性微粒子で構成される混合微粒子は、異方性導電接着シートや金属粒子分散ポリマー接着剤を用いた場合と比べ、より薄い異方性導電接着層を形成させることができる。また、上記混合微粒子は、異方性導電接着層内に隙間を生じさせることができる。これによって、高透光性及び低屈折率の異方性導電接着層とすることができる。【００３１】
本発明の第５の態様は、分光感度の異なる２つの光電変換セルを積層し、光学的・電気的に接続する集積型多接合光電変換装置であって、それぞれの集積型光電変換装置は、接続する側の最上層に導電性薄膜層を有し、前記最上層同士と前記最上層の電極と対をなす反対側の電極同士を透明絶縁材料中に導電性微粒子を含有した異方性導電接着層を介して接合させて隣接する各多接合型光電変換素子同士を直列に接続させた集積型多接合光電変換装置を提供する。【００３２】
第５の態様によれば、例えば、図１に示すような、二端子構造とメカニカルスタックを兼ね備えた形態の集積型多接合光電変換装置となる。具体的には、異種太陽電池を導電性薄膜層（不純物をドープした低抵抗な半導体層やグリッド電極層）と異方性導電接着層を介して機械・電気・光学的に接合させた集積型多接合光電変換装置となる。【００３３】
被接合材料の表面に導電性薄膜層（不純物をドープした低抵抗な半導体層やグリッド電極層）を堆積させ、異方性導電接着層を被接合材料間に挿入し、加熱圧着することにより、両者を接合する。異方性導電接着層内の導電性微粒子が、各層の積層方向の電気的接続を行う。導電性薄膜層（不純物をドープした低抵抗な半導体層やグリッド電極層）が、各接合材料である光電変換層の横方向（面内方向）の電気的接続を行う。また、例えば、図４に示すように、光電変換モジュール同士をメカニカルスタックしたメカニカルスタック型太陽電池モジュールを構成する。【００３４】
第５の態様に係る集積型多接合太陽電池においては、各集積型光電変換装置の接合部は点在する透明絶縁材料中に導電性微粒子を含む異方性導電接着層を介して接合されている。そのため、各集積型光電変換装置の接続する側の最上層同士の接続、上記最上層の電極と対をなす反対側の電極同士の接続が可能となる。同時に、両接続部の電気的絶縁はとれているため、隣接する各多接合型光電変換装置同士は直列に接続することができる。各集積型太陽電池は個々の最適な条件で製造した上で多接合化が可能である。そのため、モノリシック型の集積型多接合太陽電池に比べ、上部太陽電池セル製造過程における下部太陽電池セルへの熱的損傷による性能悪化、あるいは集積化過程での良品率の低下の恐れがなくなる。すなわち、性能を向上させた集積型多接合光電変換装置を高い良品率で得ることが可能となる。【００３５】
本発明の第６の態様によれば、透明電極層上に、上部発電部と、前記上部発電部と分離するよう配置された上部導電部を有し、前記上部発電部及び前記上部導電部のそれぞれの最表層に上部導電性薄膜層が設けられた上部光電変換セルが集積化された上部光電変換モジュールと、裏面電極層上に、上部発電部と分光感度の異なる下部発電部と、前記下部発電部と分離するよう配置された下部導電部を有し、前記下部発電部及び前記下部導電部のそれぞれの最表層に下部導電性薄膜層が設けられた下部光電変換セルが集積化された下部光電変換モジュールと、透明絶縁材料と、前記透明絶縁材料中に分散される導電性微粒子とを含む異方性導電接着層と、を備え、前記異方性導電接着層の一方の面に前記上部導電性薄膜層が隣接され、前記異方性導電接着層の他方の面に前記下部導電性薄膜層が隣接され、所定の上部光電変換セルの上部発電部と所定の下部光電変換セルの下部発電部とが対応し、且つ、所定の下部光電変換セルの下部導電部が所定の上部光電変換セルに隣接した上部光電変換セルの上部導電部とが対応し、前記対応する上部発電部と下部発電部とが前記異方性導電接着層を介して電気的に直列に接続され、前記対応する上部導電部と下部導電部とが前記異方性導電接着層を介して電気的に接続される集積型多接合光電変換装置を提供する。【００３６】
第６の態様によれば、上部光電変換モジュールと下部光電変換モジュールとは、異方性導電接着層によって接合される。上部光電変換セルと下部光電変換セルとは、異方性導電接着層を介して電気的に直列に接続された多接合光電変換セルとなる。上部導電部と下部導電部とは、異方性導電接着層を介して透明電極層と裏面電極層とを電気的に直列に接続する導電部材となる。隣接する多接合光電変換セルは、上記導電部材によって電気的に直列に接続された集積型多接合光電変換装置となる。異方性導電接着層は、面内方向に絶縁であるため、隣接する光電変換セル同士での電流リークを心配する必要がない。【００３７】
本発明の第７の態様は、透明電極層上に、上部発電部と、前記上部発電部と分離された上部導電部と、前記上部発電部及び前記上部導電部のそれぞれの最表層に上部導電性薄膜層とを有する上部光電変換セルを集積化させて上部光電変換モジュールを製造する工程と、裏面電極層上に、下部発電部と、前記下部発電部と分離された下部導電部と、前記下部発電部及び前記下部導電部のそれぞれの最表層に下部導電性薄膜層とを有する下部光電変換セルを集積化させて下部光電変換モジュールを製造する工程と、接着機能を有する透明絶縁材料、及び、前記透明絶縁材料中に分散される導電性微粒子を含む異方性導電接着層の一方の面に前記上部導電性薄膜層が隣接され、前記異方性導電接着層の他方の面に前記下部導電性薄膜層が隣接され、所定の上部光電変換セルの上部発電部と所定の下部光電変換セルの上部発電部とが対応し、且つ、所定の下部光電変換セルの下部導電部が所定の上部光電変換セルに隣接した上部光電変換セルの上部導電部とが対応するよう、前記上部光電変換モジュールと前記異方性導電接着層と前記下部光電変換モジュールとを配置して積層体とする工程と、前記積層体を熱圧着して、前記上部光電変換セルと前記異方性導電接着層と前記下部光電変換セル、及び、前記上部導電部と前記異方性導電接着層と前記下部導電部とを接合する工程と、を備える集積型多接合光電変換装置の製造方法を提供する。【００３８】
第７の態様によれば、異なる分光感度を有する光電変換モジュールから、集積型多接合光電変換装置を製造することができる。
【発明の効果】
【００３９】
本発明によれば、格子不整合率、製造温度の制約の少ない光電変換層材料の選択が可能となる。また、先に積層された層の物性による制約が少ない条件で後の層を積層した、２端子構造を有する多接合光電変換装置及び集積型多接合光電変換装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】第１実施形態に係る光電変換装置１の構成を示す概略図である。
【図２】無アルカリガラス／ＡＣＦ／無アルカリガラス構造の光透過特性を示すグラフである。
【図３】第２実施形態に係る多接合光電変換装置１０の構成を示す概略図である。
【図４】第５実施形態に係る多接合光電変換装置２０の構成を示す概略図である。
【図５】第６実施形態に係る光電変換装置３０の構成を示す概略図である。
【図６】第７実施形態に係る光電変換装置４０の構成を示す概略図である。
【図７】第７実施形態に係る光電変換装置４０の製造方法を説明する図である。
【図８】従来の多接合光電変換装置の構成を示す概略図である。
【図９】従来の多接合光電変換装置の構成を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
本発明に係る多接合光電変換装置及び集積型多接合光電変換装置は、分光感度の異なる２以上の光電変換セルが、異方性導電接着層を介して光学的に、且つ、電気的に直列に接続されていることを特徴とする。
以下に、本発明に係る多接合光電変換装置の一実施形態について、図面を参照して説明する。
【００４２】
〔第１実施形態〕
図１は、第１実施形態に係る光電変換装置１の構成を示す概略図である。
光電変換装置１は、ｐｎ接合セル２、ｐｎ接合セル３、ｐｎ接合セル４、導電性半導体層５、及び異方性導電接着層６を具備する。また、光電変換装置１は、２端子構造を有する。
【００４３】
ｐｎ接合セル２は、ｐ層２ｂとｎ層２ａとから構成されるトップセルである。ｐｎ接合セル３は、ｐ層２ｄとｎ層２ｃとから構成されるミドルセルである。ｐｎ接合セル４は、ｐ層２ｆとｎ層２ｅとから構成されるボトムセルである。上記３つのｐｎ接合セルは、それぞれ図５（ｂ）のメカニカルスタック太陽電池におけるトップセル、ミドルセル及びボトムセルに対応する光電変換層である。
上記ｐｎ接合セルは異種太陽電池として構成され、ｐｉｎ構造も取り得る。また、ｐ型半導体層とｎ型半導体層の順序を逆さにしたｎｉｐ構造、ｎｐ構造も取り得る。
【００４４】
ｐｎ接合セル２とｐｎ接合セル３とｐｎ接合セル４とを積層したとき、各ｐｎ接合セルには、それぞれ隣り合うｐｎ接合セルと対向する面に導電性薄膜層５が設けられる。導電性薄膜層５は、導電性を有し、光電変換層の横方向（面内方向）の電気的接続を行う。導電性薄膜層５は、例えば、図１のように不純物をドープした低抵抗半導体層５ａ、不純物をドープした低抵抗半導体層低抵抗半導体層５ｂ、あるいはグリッド電極層５ｃ、グリッド電極層５ｄとされる。本実施形態において、不純物をドープした低抵抗半導体層とは、光電変換層と同じ種類の半導体に過剰に不純物をドープした半導体層とされるが、これに替えて同等の低抵抗な透明導電膜層を適用しても良い。
【００４５】
不純物をドープした低抵抗半導体層５ａと不純物をドープした低抵抗半導体層５ｂとの間には、異方性導電接着層６ａが１枚配置される。グリッド電極層５ｃとグリッド電極層５ｄとの間には、異方性導電接着層６ｂが１枚配置される。
【００４６】
本実施形態では、対向する導電性薄膜層５は、不純物をドープした低抵抗半導体層同士やグリッド電極層同士としたが、不純物をドープした低抵抗半導体層とグリッド電極層との組み合わせも取り得る。また、一方の層構造として不純物をドープした低抵抗半導体層の上にグリッド電極層を設けた２層構造も取り得る。すなわち、異方性導電接着層６を挟んだ両側の導電性薄膜層５の構造が（ｉ）不純物をドープした低抵抗半導体層同士、（ｉｉ）グリッド電極層、（ｉｉｉ）不純物をドープした低抵抗半導体層の上にグリッド電極層を設けた２層構造を任意で組み合わせることが可能である。
【００４７】
異方性導電接着層６（本実施形態では異方性導電接着層６ａ、異方性導電接着層６ｂ）は、主に積層方向に電流を流す点で異方性を有する。本実施形態において、異方性導電接着層６は、導電性粒子を介して厚さ方向には電気的接続機能を有し、厚さ方向と垂直な方向には絶縁機能を有する。
【００４８】
異方性導電接着層６は、透明絶縁材料中に微細な導電性粒子を分散させた素材からなる。透明絶縁材料は、高透光性で、且つ、絶縁性の材料である。透明絶縁材料は、更に加圧及び加温することにより他の部材に接着する機能を有する。
【００４９】
透明絶縁材料としては、例えば、エポキシ系接着剤あるいはアクリル系接着剤などの有機材料が用いられる。透明絶縁材料としては、例えば、上記特性を有する無機材料を適用しても良い。「透明絶縁材料」の「透明」とは、光の入射側からみて異方性導電接着層６の反対側に位置する光電変換セルの分光感度領域の波長をもつ光に対しての透明性を表し、可視領域に限定されない。
【００５０】
導電性微粒子は、透明絶縁材料との組み合わせが可能で、且つ、積層された分光感度の異なる光電変換セルを電気的に接続する機能を有する粒子とされる。
導電性微粒子としては、直径１μｍから５０μｍのハンダボール、銅、ニッケル（例えば、Ｂｔｅｃｈ社製のニッケルファイバーＡＣＦ）、黒鉛、銀、アルミニウム、錫、金、及び白金の微粒子、あるいは複数の異なる金属よりなる合金微粒子（例えば、日立化成工業株式会社から入手可能）、ポリスチレンやアクリルなどの微粒子が金やニッケルなどの金属薄膜で覆われたもの（例えば、ソニーケミカル&インフォメーションデバイス株式会社から入手可能）、導電性酸化物の微粒子、導電性半導体の微粒子などが用いられる。導電性微粒子は弾性を有することが好ましい。
【００５１】
透明絶縁材料中の導電性微粒子の粒径及び密度は、異方性導電接着層６の厚さ方向の導電性が十分である、すなわち、光電変換セルの抵抗ロスが実質的にない程度となるよう適宜設定される。
【００５２】
また、透明絶縁材料中の導電性微粒子の粒径及び密度は、異方性導電接着層６の光透過率を考慮して設定されることが好ましい。例えば、導電性微粒子による光学的な損失を抑制するために、導電性微粒子の粒径は、異方性導電接着層６を透過した光りを利用する位置にある光電変換セルが主に吸収する光の波長以下であることが好ましい。次に、導電性微粒子の密度による異方性導電接着層６の光透過特性の例を示す。導電性微粒子としてニッケル合金（粒径：１０μｍ程度）を用いた異方性導電接着シート（ＡＣＦ、厚さ：１５μｍ）を２枚の無アルカリガラス（厚さ：１．１ｍｍ、コーニング社製）で挟み積層体とした。異方性導電接着シートとしては、エポキシ系樹脂中に、５重量％のニッケル合金を配合させたＡＣＦ１と、１０重量％のニッケル合金を配合させたＡＣＦ２とを用いた。
図２に、無アルカリガラス／ＡＣＦ／無アルカリガラス構造の光透過特性を示す。同図において、横軸は波長、縦軸は光透過率［透過（Ｔ）／（１−反射（Ｒ））)］である。図２によれば、導電性微粒子の配合量によって積層体の光透過率は変化した。
【００５３】
本実施形態において、異方性導電接着層６は、異方性導電接着剤を用いて形成される。異方性導電接着剤としては、３０重量％以下の導電性粒子が配合されたエポキシ系接着剤あるいはアクリル系接着剤を硬化した有機材料が用いられる。
【００５４】
図１のように各層を積み上げ配置した積層体は、全体的に加熱されながら、矢印の領域（透明導電膜層５ａ／異方性導電接着層６ａ／透明導電膜層５ｂ、及び、グリッド電極層５ｃ／異方性導電接着層６ｂ／グリッド電極層５ｄの各界面）が圧縮される向き（接合ｓの矢印方向）に加圧される。これによって各ｐｎ接合セル間が接合ｓされる。
【００５５】
本実施形態に係る光電変換装置１は、異種光電変換セルとなる被接合材料の表面に導電性薄膜層５を堆積させ、異方性導電接着層６を被接合材料間に挿入し、これを加熱圧着することにより製造される。このような光電変換装置において、異種光電変換セルは、導電性薄膜層５と異方性導電接着層６とにより機械的・電気的・光学的に接合される。
異種光電変換セルを異方性導電接着層６で接合させることで、後記する図６に示すように太陽電池モジュール同士をメカニカルスタックしたメカニカルスタック型太陽電池モジュールの作成も可能となる。
なお、本実施形態では、多接合光電変換装置が３段になっているが、電極の配置により任意段にすることができる。
【００５６】
〔第２実施形態〕
第２実施形態に係る多接合光電変換装置は、上部光電変換セル、異方性導電接着層、及び下部光電変換セルが積層されたシリコン系太陽電池である。
なお、ここで、シリコン系とはシリコン（Ｓｉ）やシリコンカーバイト（ＳｉＣ）やシリコンゲルマニウム（ＳｉＧｅ）を含む総称である。
（また、結晶質シリコン系とは、アモルファスシリコン系すなわち非晶質シリコン系以外のシリコン系を意味するものであり、微結晶シリコンや多結晶シリコン系も含まれる。）
【００５７】
図３は、第２実施形態に係る多接合光電変換装置１０の構成を示す概略図である。本実施形態では、異方性導電接着層２３に対して光が入射する側に位置するセルを上部光電変換セル１１、異方性導電接着層２３を挟んで上部光電変換セル１１の反対側に位置するセルを下部光電変換セル１２とする。
【００５８】
以下、本実施形態に係る多接合光電変換装置１０の製造方法の実施の形態について説明する。
（上部光電変換セル）
本実施形態において、上部光電変換セル１１はスーパーストレート型水素化非晶質シリコン薄膜太陽電池セルであり、基板１３ａ、透明電極層１４、非晶質シリコン光電変換層１５、及び導電性薄膜層１６ａから構成される。
【００５９】
基板１３ａは、高い光透過性を有する部材である。例えば、基板１３ａは、ガラスあるいは透明フィルムなどとされる。本実施形態では、基板１３ａは、無アルカリガラス（コーニング社製）を使用する。
基板１３ａ上に、透明電極層１４を形成する。透明電極層１４を形成する工程では、まずマグネトロンスパッタ法により、基板１３ａ上に厚さ１０００ｎｍのアルミニウム（Ａｌ）ドープ酸化亜鉛（ＺｎＯ）薄膜を製膜する。マグネトロンスパッタ法の条件は、３５０℃、ターゲット：Ａｌ２Ｏ３を１重量％含むＺｎＯとする。その後、製膜したＡｌドープＺｎＯ（ＡＺＯ）薄膜を塩酸水溶液中にてエッチングし、ＡＺＯ薄膜の基板１３ａと反対側の表面に適当なテクスチャー構造を形成させる。これによって、透明電極層１４の平均膜厚は、５００ｎｍ程度となる。
【００６０】
透明電極層１４の表面に形成させたテクスチャー構造は、高さ及びピッチが共に０．１μｍ以上０．３μｍ以下のサブミクロンサイズの凹凸形状とすることが好ましい。上記サイズとすることで、非晶質シリコンで利用される波長範囲の光の閉じ込めに適正な凹凸形状となる。
【００６１】
なお、透明電極層１４は、ＡＺＯ薄膜に限定されず、ＡＺＯ薄膜と同様の方法で形成したＧａドープＺｎＯ（ＧＺＯ）薄膜などとしても良い。
また、透明電極層１４の表面にテクスチャー構造を形成させる方法は、塩酸によるエッチングに限定されず、所望のテクスチャー構造を形成可能な方法であれば良い。例えば、プラズマエッチングなどであっても良い。
【００６２】
次に、透明電極層１４上に、プラズマ励起化学気相堆積法により、基板温度：１８０℃にて非晶質シリコン光電変換層１５を形成する。非晶質シリコン光電変換層１５は、厚さ３０ｎｍのｐ型非晶質シリコン膜１５ａ、厚さ２００ｎｍのｉ型（無添加）非晶質シリコン膜１５ｂ、及び厚さ３０ｎｍのｎ型非晶質シリコン膜１５ｃが順次堆積されてなる。
【００６３】
次に、非晶質シリコン光電変換層１５上に、導電性薄膜層１６ａを形成する。本実施形態において、導電性薄膜層１６ａは、不純物をドープした低抵抗な半導体層とされる。不純物をドープした低抵抗な半導体層は透明導電膜層とされる。具体的には、マグネトロンスパッタ法にて非加熱で製膜された厚さ２０ｎｍのＳｎＯ２を１０重量％含む酸化インジウム錫（ＩＴＯ）薄膜とされる。導電性薄膜層１６ａは、ＧａまたはＡｌをドーピングしたＺｎＯ（ＧＺＯ、ＡＺＯ）薄膜などとされても良い。
【００６４】
（下部光電変換セル）
本実施形態において、下部光電変換セルはサブストレート型微結晶シリコン太陽電池セルであり、基板１３ｂ、裏面電極層２０、微結晶シリコン光電変換層１９、及び導電性薄膜層１６ｂから構成される。
【００６５】
下部光電変換セル１２の基板１３ｂには、金属基板あるいはガラス基板などを適用することができる。本実施形態では、無アルカリガラス（コーニング社製）を使用する。
裏面電極層２０は、高反射率を有することが好ましい。本実施形態において、裏面電極層２０は、銀（Ａｇ）薄膜とＧＺＯ薄膜とから構成される。まず、基板１３ｂ上に、厚さ１００ｎｍのＡｇ薄膜２０ａをマグネトロンスパッタ法にて非加熱で製膜する。その後、Ａｇ薄膜２０ａ上に、Ｇａ２Ｏ３を５．７重量％含むＺｎＯをターゲットとして、マグネトロンスパッタ法により厚さ３０ｎｍのＧＺＯ薄膜２０ｂを製膜する。
【００６６】
裏面電極層２０の基板１３ｂと反対側の表面は、適当なテクスチャー構造を有することが好ましい。裏面電極層２０の表面のテクスチャー構造は、Ａｇ薄膜の製膜条件、主に製膜温度と製膜速度を制御することで形成させることができる。例えば、Ａｇ薄膜の製膜温度を上げて、Ａｇの結晶粒径を増加させて、裏面電極層２０の表面を凹凸化させる。裏面電極層２０の表面に形成させたテクスチャー構造は、微結晶シリコンの光閉じ込めに適正なサイズである０．３μｍから１μｍ程度の高さ及びピッチを有する凹凸形状とすることが好ましい。
【００６７】
なお、裏面電極層２０は、不純物をドープした低抵抗な半導体層／金属薄膜／不純物をドープした低抵抗な半導体層から構成されていても良い。例えば、裏面電極層２０は、基板側から順にＧＺＯ薄膜／Ａｇ薄膜／ＧＺＯ薄膜とされる。この場合、まず、基板側のＧＺＯ薄膜を製膜した後に、上部光電変換セルの透明電極層１４と同様にＧＺＯ薄膜の表面をエッチング処理して凹凸形状を形成させる。次に、凹凸形状を有するＧＺＯ薄膜上に、Ａｇ薄膜及び別のＧＺＯ薄膜を順次製膜する。このようにして表面に適当なテクスチャー構造を有する裏面電極層２０を形成する。
【００６８】
次に、プラズマ励起化学気相堆積法により、基板温度：１８０℃にて微結晶シリコン光電変換層１９を形成する。微結晶シリコン光電変換層１９は、厚さ３０ｎｍのｎ型微結晶シリコン膜層１９ｃ、厚さ１５００ｎｍのｉ型(無添加)微結晶シリコン膜層１９ｂ、厚さ３０ｎｍのｐ型微結晶シリコン膜層１９ａが順次堆積されてなる。
【００６９】
次に、微結晶シリコン光電変換層１９の上に、導電性薄膜層１６ｂを製膜する。本実施形態において、導電性薄膜層１６ｂは、不純物をドープした低抵抗な半導体層であり、上部光電変換セル１１の導電性薄膜層１６ａと同様に形成させる。
【００７０】
（上部光電変換セルと下部光電変換セルとの接合）
上部光電変換セル１１と下部光電変換セル１２とは、異方性導電接着層２３を介して接合される。
【００７１】
本実施形態において、異方性導電接着層２３は、透明絶縁材料１７中に導電性微粒子１８を分散させた素材を硬化させたシートである。透明絶縁材料及び導電性微粒子としては、第１実施形態と同様の材料を選択できる。異方性導電接着層２３の厚さは、１６μｍとする。透明絶縁材料１７はエポキシ樹脂を主とする接着剤を使用する。導電性微粒子１８はスチレンをＡｕ／Ｎｉ薄膜で被覆した粒径４μｍの粒子とされる。上記被覆手段はめっき等適宜採用し得る。導電性微粒子１８は、透明絶縁材料１７中に３０重量％以下で配合されることが好ましい。そのようにすることで、下部光電変換セル１２で利用される光量を確保することができる。
【００７２】
異方性導電接着層２３は、下部光電変換セル１２の有効発電吸収波長域、本実施形態では５５０ｎｍ以上の波長域で８０％以上、好ましくは９５％以上の光透過性を有する。
【００７３】
異方性導電接着層２３の屈折率は１．２以上２．０以下、好ましくは１．２以上１．６以下とする。
【００７４】
上部光電変換セル１１と下部光電変換セル１２とは、導電性薄膜層１６ａ及び導電性薄膜層１６ｂが対向するように配置される。上部光電変換セル１１と下部光電変換セル１２との間には、異方性導電接着層２３のシートが挿入配置される。
このようには配置された上部光電変換セル１１／異方性導電接着層２３／下部光電変換セル１２の積層体は、７０℃まで昇温され、積層方向に１ＭＰａの圧力を３秒間加えられることで仮接合される。
【００７５】
仮接合後、上部光電変換セル１１／異方性導電接着層２３／下部光電変換セル１２は１９０℃まで昇温され、減圧雰囲気、１ＭＰａから４ＭＰａの圧力を２０秒間加えられることにより本接合され、多接合光電変換装置１０となる。本実施形態に係る多接合光電変換装置１０は、各光電変換セルで発電された電力を、透明電極層１４及び裏面電極層２０より取り出す。
【００７６】
本実施形態において、不純物をドープした低抵抗半導体層としては、ＩＴＯ薄膜を用いたが、光電変換セルの光電変換層である非晶質シリコン光電変換層１５あるいは微結晶シリコン光電変換層１９との組み合わせで両セルの導電接合を行う機能を有するもので良く、その材料は導電性酸化物に限定されない。
【００７７】
本実施形態によれば、従来の方法において一つの基板上に各層を順次積層して形成する場合に、二つ目の光電変換セルの構成薄膜を形成する際に生じる一つ目の光電変換セルのｎ層と二つ目の光電変換セルのｐ層の間の接合部のドーパントの相互拡散により性能が劣化するといった問題を解消することができる。
【００７８】
図３の実施形態と図１の基本構造との対応関係は以下のようになる。
図３の透明電極層１４は、図１の電極に対応する。図３のｐ型非晶質シリコン膜層層１５ａ、ｉ型非晶質シリコン膜層層１５ｂおよびｎ型非晶質シリコン膜層層１５ｃは、図１のｐｎ層２に対応する。図３の導電性薄膜層１６ａは、図１の低抵抗半導体層５ａに対応する。図３の異方性導電接着層２３は、図１の異方性導電接着層６ａに対応する。図３の導電性薄膜層ｂは、図１の不純物をドープした低抵抗半導体層５ｂに対応する。
図３のｐ型微結晶シリコン膜層１９ａ、ｉ型微結晶シリコン膜層１９ｂおよびｎ型微結晶シリコン膜層１９ｃは、図１のｐｎ層３に対応する。
なお、図４乃至図６の第５実施形態乃至第７実施形態も上記説明と同じ対応関係になる。
【００７９】
また、上部光電変換セル１１及び下部光電変換セル１２は、それぞれスーパーストレート型水素化非晶質シリコン薄膜太陽電池セル及びサブストレート型微結晶シリコン太陽電池セルに限定されるものではない。上部光電変換セル１１及び下部光電変換セル１２は、それぞれ他のシリコン、ゲルマニウム、シリコンゲルマニウム系IV族、III−V族化合物、II−VI族化合物、あるいはI−III−VI族化合物を主とする光電変換層を備えたスーパーストレート型太陽電池セル及びサブストレート型太陽電池セルであっても良い。
また、上部光電変換セルと下部光電変換セルのｐｉｎ構造は、ｐｎ構造、ｐ型半導体層とｎ型半導体層の順序を逆さにしたｎｉｐ構造、ｎｐ構造も取り得る。
また、上部発電セル１１と下部光電変換セル１２としては、薄膜太陽電池セルに限定されるものではなく、シリコン、ゲルマニウム、シリコンゲルマニウム系IV族あるいはIII-V族化合物のバルクの半導体を用いた太陽電池としても良い。
【００８０】
〔第３実施形態〕
第３実施形態に係る多接合光電変換装置は、異方性導電接着層の形成方法が異なる以外は、第１実施形態と同様の構成とする。
本実施形態における異方性導電接着層は、液晶ディスプレイや半導体実装などに用いられる導電性微粒子分散ポリマー接着剤を用いて形成される。導電性微粒子分散ポリマー接着剤は、透明絶縁材料中に導電性微粒子が分散されてなり、流動性を有する。透明絶縁材料及び導電性微粒子は、第１実施形態と同様のものを選択できる。導電性微粒子分散ポリマー接着剤としては、例えば、エポキシ系接着剤中に、粒子径４μｍのスチレンを金／ニッケル等の金属で被覆した導電性微粒子を分散させたものを用いる。異方性導電接着層の光透過率や屈折率は、第１実施形態と同様とする。
【００８１】
本実施形態では、上部光電変換セルと下部光電変換セルとを以下の手順で接合する。
まず、上部光電変換セルの導電性薄膜層上に、厚さ１６μｍの異方性導電接着層となるよう導電性微粒子分散ポリマー接着剤を塗布する。
次に、下部光電変換セルの導電性薄膜層が異方性導電接着層に接するように異方性導電接着層の上に配置する。下部光電変換セルを配置するタイミングは、導電性微粒子分散ポリマー接着剤が硬化する前が好ましい。
【００８２】
このようには配置された上部光電変換セル／異方性導電接着層／下部光電変換セルの積層体は、１８０℃まで昇温され、上部光電変換セルと下部光電変換セルとを互いに突き合わせる方向に１ＭＰａの圧力が加えられることで
本接合され多接合光電変換装置となる。
上記実施形態によれば、導電性微粒子分散ポリマー接着剤を用いることで、導電性微粒子を含む透明絶縁性材料を硬化させた異方性導電接着シートを用いた場合よりも小さい圧着圧力で上部光電変換セルと下部光電変換セルとを接合させることができる。
【００８３】
〔第４実施形態〕
第４実施形態に係る多接合光電変換装置は、異方性導電接着層の形成方法が異なる以外は、第１実施形態と同様の構成とする。
本実施形態における異方性導電接着層は、ポリマー微粒子及び導電性微粒子で構成される混合微粒子を用いて形成させる。
【００８４】
ポリマー微粒子は透明絶縁性材料である。微粒子ポリマーは、加熱することで架橋化し、他の部材に融着できる材質とする。ポリマー微粒子の材質としては、ポリスチレン、アクリル系樹脂、熱接着性を有するエチレン酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）やポリビニルアルコール（ＰＶＡ）など、あるいは、それらを混合した材料を用いる。
【００８５】
導電性微粒子は、導電性及び弾性を有する。導電性微粒子としては、例えば、ポリスチレンやアクリル系樹脂を、金やニッケルなどの金属薄膜で被覆した材料を用いる。
本実施形態において、混合微粒子の大きさは、短波長の光を有効に反射し、長波長の光は透過するように選定する。混合微粒子の大きさは、０．１μｍ以上１μｍ以下が好ましい。本実施形態では、混合微粒子の大きさは、０．７μｍとする。
ポリマー微粒子と導電性微粒子との混合比は、下部光電変換セルで利用される光量を確保するように適宜決定される。
【００８６】
本実施形態では、上部光電変換セルと下部光電変換セルとを以下の手順で接合する。
まず、上部光電変換セルの導電性薄膜層上に、混合微粒子を適量散布する。ここでいう「適量」とは、異方性導電接着層としたときに、厚さ方向に導電性を有し、面方向に絶縁性となるような量である。次に、散布した混合微粒子の上に下部光電変換セルの導電性薄膜層が接するように下部光電変換セルを重ねて配置する。
【００８７】
このように配置された上部光電変換セル／異方性導電接着層／下部光電変換セルの積層体は、９０℃まで昇温され、上部光電変換セルと下部光電変換セルとを互いに突き合わせる方向に１ＭＰａの圧力が加えられることで仮接合される。
仮接合後、上部光電変換セル／異方性導電接着層／下部光電変換セルは１９０℃まで昇温され、３ＭＰａの圧力を加えられることにより本接合され多接合光電変換装置となる。この際、異方性導電接着層中の微粒子間には隙間があっても良い。
【００８８】
上記実施形態によれば、異方性導電接着層は、異方性導電接着シートや導電性微粒子分散ポリマー接着剤を用いた場合よりも薄い層として形成させることができる。導電性微粒子は弾性を有するため、接合によって導電性微粒子が上部光電変換セル及び下部光電変換セルへ与える負荷を軽減させる効果を奏する。また、異方性導電接着層中の微粒子間に隙間があることによって、高光透過性及び低屈折率の異方性導電接着層とすることができる。
【００８９】
〔第５実施形態〕
第５実施形態に係る多接合光電変換装置は、導電性薄膜層が異なる以外は、第１実施形態と同様の構成とする。図４は、第５実施形態に係る多接合光電変換装置２０の構成を示す概略図である。
本実施形態において、導電性薄膜層２６は、不純物をドープした低抵抗半導体層１６とグリッド電極層２２とを含む２層構成とされる。
【００９０】
まず、非晶質シリコン光電変換層１５の上に、不純物をドープした低抵抗半導体層１６ａとして、第１実施形態と同様にＩＴＯ薄膜を製膜する。
不純物をドープした低抵抗半導体層１６ａ上には、幅１００μｍのＡｇグリッド電極層２２ａをマグネトロンスパッタ法にて非加熱で製膜する。グリッド電極層２２ａはＡｇに限定されず、その他の金属でも適用可能である。
【００９１】
下部光電変換セル１２の導電性薄膜層１６ｂは、上部光電変換セル１１と同様の構成とし、微結晶シリコン光電変換層１９上に形成させる。
上部光電変換セル１１と下部光電変換セル１２とは、グリッド電極層２２ａ及びグリッド電極層２２ｂが積層方向で一致するように配置され、第２実施形態乃至第４実施形態のいずれかと同様の方法で、異方性導電接着層を介して接合される。
【００９２】
〔第６実施形態〕
第６実施形態に係る多接合光電変換装置は、下部光電変換セルが２層構造の光電変換層を有することを特徴とする。図５に、第６実施形態に係る光電変換装置３０の構成を示す。
【００９３】
（上部光電変換セル）
高透光性の基板３３ａ上に透明電極層３４を製膜し、透明電極膜付き基板を形成する。本実施形態では、透明電極膜付き基板として、旭硝子株式会社（ＡＧＣ）製Ｕ基板（膜厚１．１ｍｍ、ＳｉＯ２）を使用する。透明電極膜の基板と反対側の表面には、適当な凹凸のあるテクスチャーが形成されている。上記凹凸は、ピッチ及び高さが０．１μｍ以上０．３μｍ以下のサブミクロンサイズとする。基板３３ａがガラス基板の場合は透明電極層１４に加えて、ガラス基板と透明電極膜との間にアルカリバリア膜（図示されず）が設けられたものを用いても良い。
【００９４】
プラズマＣＶＤ装置により、減圧雰囲気：３０Ｐａ以上３００Ｐａ以下、基板温度：約２００℃にて上部光電変換セル３１の光電変換層３５として、アモルファスシリコン薄膜からなるｐ層３５ａ／ｉ層３５ｂ／ｎ層３５ｃを太陽光の入射する側から透明電極層３４の上に順次製膜する。
【００９５】
本実施形態において、上部光電変換セル３１の光電変換層３５のｐ層３５ａは、ＳｉＨ４、Ｈ２、及びＣＨ４を主原料とし、Ｂ２Ｈ６をドーピングガスに用いて、高周波プラズマで反応生成させた非晶質のＢドープＳｉＣ膜である。ｐ層３５ａの膜厚は４ｎｍ以上１０ｎｍ以下とすることが好ましい。
【００９６】
上部光電変換セル３１の光電変換層３５のｉ層３５ｂは、ＳｉＨ４とＨ２ガスを高周波プラズマで反応生成させた非晶質Ｓｉである。ｉ層３５ｂの膜厚は１００ｎｍ以上２５０ｎｍ以下とすることが望ましい。
【００９７】
上部光電変換セル３１の光電変換層３５のｎ層３５ｃは、ＳｉＨ４、Ｈ２を主原料とし、ＰＨ３をドーピングガスに用いて、高周波プラズマにて反応生成させた結晶成分を含むＳｉ膜であり得る。ｎ層３５ｃは、単膜でラマン分光での非晶質Ｓｉ成分：４８０ｃｍ２の強度に対してＳｉの結晶成分：５２０ｃｍ２の強度比（以下、ラマン比）が２以上である。ｎ層３５ｃの膜厚は１０ｎｍ以上８０ｎｍ以下とすることが好ましい。また、上記ｐ層３５ａとｉ層３５ｂとの間には、界面特性を良くするためにバッファー層(図示略)を設けても良い。
【００９８】
更に異方性導電接着層２３と光電変換層３５との間で良好なオーミックコンタクトを形成させるために、上部光電変換セル３１の光電変換層３５の上に導電性薄膜層３６ａを形成させる。導電性薄膜層３６ａは、５０ｎｍ以上２００ｎｍ以下の厚さのＩＴＯ薄膜とされる。導電性薄膜層３６ａは、マグネトロンスパッタ法により、減圧雰囲気：５Ｐａ以下、基板温度：約２００℃にて製膜する。なお、導電性薄膜層３６ａは、ＩＴＯ薄膜に替えてＧａ或いはＡｌをドーピングしたＺｎＯ薄膜を用いても良い。
【００９９】
（下部光電変換セル）
基板３３ｂ上には、裏面電極層４０を形成させる。本実施形態において、裏面電極層４０は、導電性酸化物膜４０ａ、金属電極膜４０ｂ、導電性酸化物膜４０ｃから構成される。
導電性酸化物膜４０ａは、例えば、ＺｎＯ（ＧａまたはＡｌドープＺｎＯ）薄膜をスパッタリング装置により減圧雰囲気下、約１５０℃で製膜する。ＧａまたはＡｌのドーピング量は、適宜設定する。本実施形態では、Ａｌを４重量％ドーピングしたＺｎＯを２μｍの厚さで堆積する。その後、導電性酸化物膜４０ａは、塩酸またはプラズマを用いてエッチングされ、平均厚さ１μｍ、表面にピッチ及び高さがともに１μｍ程度の凹凸形状を有する膜となる。
金属電極膜４０ｂは、厚さ１００ｎｍのＡｇ膜とし、スパッタリング装置により減圧雰囲気、非加熱で製膜する。
金属電極膜４０ｂの上には、導電性酸化物膜４０ｃとして、更にＡｌを４重量％ドーピングしたＺｎＯが３０ｎｍの厚さで製膜される。
【０１００】
次に、裏面電極層４０上に、光電変換層を形成させる。本実施形態における光電変換層は、微結晶シリコンゲルマニウム(ＳｉＧｅ)を主とするｉ層４１ｂを備えた第２光電変換層４１と、微結晶Ｓｉを主とするｉ層３９ｂを備えた第１光電変換層３９とから構成される。
【０１０１】
まず、裏面電極層４０上に、プラズマＣＶＤ装置により、減圧雰囲気：３０００Ｐａ以下、基板温度：約２００℃、プラズマ生成周波数：４０ＭＨｚ以上１００ＭＨｚ以下にて、第２光電変換層４１として、微結晶Ｓｉからなるｎ層４１ｃ、微結晶シリコンゲルマニウム(ＳｉＧｅ)からなるｉ層４１ｂ、微結晶Ｓｉからなるｐ層４１ａを順次積層する。積層する順序は、上部光電変換セルとは逆となる。
【０１０２】
本実施形態においては、第２光電変換層４１のｎ層４１ｃは、ＳｉＨ４、Ｈ２を主原料とし、ＰＨ３をドーピングガスに用いて、高周波プラズマにて反応生成させた結晶成分を含むＳｉ膜である。ｎ層４１ｃは、単膜でのラマン比が２以上である。ｎ層４１ｃの膜厚は１０ｎｍ以上８０ｎｍ以下とすることが好ましい。
【０１０３】
第２光電変換層４１のｉ層４１ｂは、ＳｉＨ４、ＧｅＨ４、Ｈ２ガスを高周波プラズマで反応生成させた結晶成分を含むＳｉＧｅ膜である。ｉ層４１ｂの膜厚は５００ｎｍ以上２０００ｎｍ以下であることが好ましい。また、ｉ層膜中のＧｅの元素組成比は、５％以上５０％以下であることが好ましい。
【０１０４】
第２光電変換層４１のｐ層４１ａは、ＳｉＨ４、Ｈ２を主原料とし、Ｂ２Ｈ６をドーピングガスに用いて、高周波プラズマにて反応生成させた結晶成分を含むＳｉ膜である。ｐ層４１ａは、単膜でのラマン比が２以上である。ｐ層４１ａの膜厚は１０ｎｍ以上６０ｎｍ以下とすることが好ましい。
【０１０５】
また、界面特性を良くするために、ｎ層とｉ層との間、或いはｉ層とｎ層との間に、組成調整層（図示略）を設けても良い。組成調整層は、ｉ層からｎ層或いはｐ層界面に向けてＧｅの組成比をｉ層本体の組成比から０になるように変化させる。
【０１０６】
更に下部光電変換セルの第２光電変換層４１上に、プラズマＣＶＤ装置により、減圧雰囲気：３０００Ｐａ以下、基板温度：約２００℃、プラズマ生成周波数：４０ＭＨｚ以上１００ＭＨｚ以下にて、下部光電変換セルの第１光電変換層として、微結晶Ｓｉからなるｎ層３９ｃ、ｉ層３９ｂ、ｐ層３９ａを順次積層する。
【０１０７】
本実施形態においては、下部光電変換セルの第１光電変換層３９のｎ層３９ｃ、ｐ層３９ａは、下部光電変換セルの第２光電変換層と同じ条件で、高周波プラズマＣＶＤにて製作した。第１光電変換層３９のｉ層３９ｂは、ＳｉＨ４、Ｈ２ガスを高周波プラズマで反応生成させた結晶成分を含むＳｉ膜である。ｉ層３９ｂの膜厚は、５００ｎｍ以上２０００ｎｍ以下であることが好ましい。
【０１０８】
なお、下部光電変換セルの第１光電変換層３９と第２光電変換層４１の間には、第１光電変換層３９と第２光電変換層４１での発電電流を調整するために、２以下の低屈折率、６００ｎｍ以上での光透過率９０％以上で、セルの直列抵抗に影響しない程度の導電性を有する透明層を挿入しても良い。
【０１０９】
更に、異方性導電接着層２３と光電変換層３９との間で良好なオーミックコンタクトを形成させるため、上部光電変換セル３１と同様に、下部光電変換セル３２の光電変換層３９の上に導電性薄膜層３６ｂを形成させる。
上部光電変換セル３１及び下部光電変換セル３２は、異方性導電接着層２３を介して電気的に直列接続し、多接合光電変換セルを形成する。
【０１１０】
（上部光電変換セルと下部光電変換セルとの接合）
上部光電変換セル３１と下部光電変換セル３２とは、第２実施形態乃至第４実施形態のいずれかと同様の方法で、異方性導電接着層を介して接合される。
【０１１１】
上記実施形態では、下部光電変換セル３１の光電変換層を２層構成としたが、上部光電変換セル３１の光電変換層を複層としても良い。一般に、非晶質シリコン光電変換層と微結晶シリコン光電変換層とでは、最適な製膜条件が異なる。そのため、１つの光電変換セルに複数の光電変換層を積層させる場合、複数の光電変換層は、結晶（非結晶）状態が共通の材料から選択されることが好ましい。例えば、上部光電変換セル３１が、光入射側から順に、非晶質Ｓｉを主とするｉ層を備えた光電変換層と、非晶質ＳｉＧeを主とするｉ層を備えた別の光電変換層とを有する多接合光電変換セルとしても良い。
【０１１２】
〔第７実施形態〕
第７実施形態は、上部発電モジュールを集積型水素化非晶質シリコン薄膜太陽電池、下部発電モジュールを集積型微結晶シリコン太陽電池とする。図６は、第７実施形態に係る集積型多接合光電変換装置４０の構成を示す概略図である。本実施形態において、上部発電モジュールと下部発電モジュールとは、第２実施形態乃至第４実施形態と同様に異方性導電接着層を介して電気的に接続される。
【０１１３】
次に、図７を参照して集積型多接合光電変換装置５０の製造方法について説明する。
（上部発電モジュール）
本実施形態では、基板５３ａは面積が１ｍ２を越える大型の基板として、ソーダフロートガラス基板（例えば１．４ｍ×１．１ｍ×板厚：３．０ｍｍから４．５ｍｍ）を使用する。基板端面は熱応力や衝撃などによる破損防止にコーナー面取りやＲ面取り加工されていることが望ましい。
【０１１４】
透明電極層５４として酸化錫膜（ＳｎＯ２）を主成分とする透明電極膜を約５００ｎｍから８００ｎｍ、熱ＣＶＤ装置にて約５００℃で製膜処理する。この際、透明電極膜の表面は適当な凹凸のあるテクスチャーが形成される。本実施形態では、ピッチ及び高さが０．１μｍから０．３μｍ程度のサブミクロンサイズの凹凸とする（図示されず）。透明電極層５４として、透明電極膜に加えて、基板５３ａと透明電極膜との間にアルカリバリア膜（図示されず）を形成しても良い。アルカリバリア膜は、酸化シリコン膜（ＳｉＯ２）を５０ｎｍから１５０ｎｍ、熱ＣＶＤ装置にて約５００℃で製膜処理する。
【０１１５】
その後、基板５３ａをＸ−Ｙテーブルに設置して、ＹＡＧレーザーの第１高調波（１０６４ｎｍ）を、透明電極膜５４の基板５３ａと反対側の膜面から照射する（矢印Ａ）。加工速度に適切となるようにレーザーパワーを調整して、透明電極膜を上部光電変換セルの直列接続方向に対して垂直な方向へ、基板５３ａとレーザー光を相対移動して、第１の溝１１０ａを形成するように幅約６ｍｍから１５ｍｍの所定幅の短冊状にレーザーエッチングする。これによって、隣接する透明電極膜は電気的に絶縁される。
【０１１６】
プラズマＣＶＤ装置により、減圧雰囲気：３０Ｐａから１０００Ｐａ、基板温度：約２００℃にて光電変換層５５としてのアモルファスシリコン薄膜からなるｐ層／ｉ層／ｎ層を順次製膜する。光電変換層５５は、ＳｉＨ４ガスとＨ２ガスとを主原料に、透明電極層５４の上に製膜される。太陽光の入射する側からｐ層、ｉ層、ｎ層がこの順で積層される。光電変換層５５は本実施形態では、ｐ層：ＢドープしたアモルファスＳｉＣを主とし膜厚１０ｎｍから３０ｎｍ、ｉ層：アモルファスＳｉを主とし膜厚２００ｎｍから３５０ｎｍ、ｎ層：アモルファスＳｉに微結晶Ｓｉを含有するｐドープしたＳｉ層を主とし膜厚３０ｎｍから５０ｎｍである。またｐ層とｉ層との間には界面特性の向上のためにバッファー層を設けても良い。
【０１１７】
基板５３ａをＸ−Ｙテーブルに設置して、レーザーダイオード励起ＹＡＧレーザーの第２高調波（５３２ｎｍ）を、図７の矢印Ｂに示すように、光電変換層５５の膜面側から照射する。パルス発振：１０ｋＨｚから２０ｋＨｚとして加工速度に適切となるようにレーザーパワーを調整して、透明電極層５４のレーザーエッチングラインの約１００μｍから１５０μｍの横側を、第２の溝１１１ａを形成するようにレーザーエッチングする。またこのレーザーは基板５３ａ側から照射しても良く、この場合は光電変換層５５のアモルファスシリコン層で吸収されたエネルギーで発生する高い蒸気圧を利用して光電変換層５５をエッチングできるので、更に安定したレーザーエッチング加工を行うことが可能となる。レーザーエッチングラインの位置は前工程でのエッチングラインと交差しないように位置決め公差を考慮して選定する。
上記エッチング加工によって、下地となる透明電極層５４を残した状態のまま、隣接する光電変換層５５を電気的に分離する。
【０１１８】
導電性薄膜層５６ａとして、光電変換層５５上に、ＧＺＯ膜を膜厚：３０ｎｍから１００ｎｍ、スパッタリング装置により約１５０℃の基板温度にて製膜する。
【０１１９】
基板５３をＸ−Ｙテーブルに設置して、レーザーダイオード励起ＹＡＧレーザーの第２高調波（５３２ｎｍ）を、図７の矢印Ｃに示すように、基板５３ａ側から照射する。レーザー光が光電変換層５５で吸収され、このとき発生する高いガス蒸気圧を利用して導電性薄膜層５６ａが爆裂して除去される。パルス発振：１ｋＨｚから５０ｋＨｚとして加工速度に適切となるようにレーザーパワーを調整して、透明電極層５４のレーザーエッチングラインの約２５０μｍから４００μｍの横側を、第３の溝１１２ａを形成するようにレーザーエッチングする。これによって、隣接する光電変換層５５と導電性薄膜層５６ａとを含む層同士が分離される。
【０１２０】
また、第１の溝１１０ａに形成されている光電変換層５５と、その上に形成されている導電性薄膜層５６ａとを除去するようにレーザーエッチングし（矢印Ｄ）、第４の溝１１５ａを形成させる。これによって、第４の溝を第１の溝が形成される位置に重ねることによって、発電領域の減少を防ぐことができる。なお、第４の溝１１５ａは、必ずしも第１の溝１１０ａの位置に合わせなくても良い。
なお、以上までの工程におけるレーザー光はＹＡＧレーザーとしているが、ＹＶＯ４レーザーやファイバーレーザーなどが同様に使用できるものがある。
【０１２１】
（下部発電モジュール）
上部光電変換セル５１と同様に、ソーダフロートガラス基板５３ｂを使用する。
基板５３ｂ上には、裏面電極層６０を形成させる。本実施形態において、裏面電極層６０は、基板５３側かから順に導電性酸化物膜６０ａ、金属電極膜６０ｂ、導電性酸化物膜６０ｃから構成される。
導電性酸化物膜６０ａは、例えば、ＺｎＯ（ＧａまたはＡｌドープＺｎＯ）膜をスパッタリング装置により減圧雰囲気下、約１５０℃で製膜する。ＧａまたはＡｌのドーピング量は、適宜設定する。本実施形態では、Ａｌを４重量％ドーピングしたＺｎＯを２μｍの厚さで堆積する。その後、導電性酸化物膜６０ａは、塩酸またはプラズマを用いてエッチングされ、平均厚さ１μｍ、表面にピッチ及び高さがともにサブミクロン程度の凹凸形状を有する膜となる。なお、図６及び図７では、各光電変換モジュールの層構成が見やすくなるよう、各層の凹凸形状の図示は省略した。
金属電極膜６０ｂは、厚さ１００ｎｍのＡｇ膜とし、スパッタリング装置により減圧雰囲気、非加熱で製膜する。
金属電極膜６０ｂの上には、導電性酸化物膜６０ｃとして、更にＡｌを４重量％ドーピングしたＺｎＯが３０ｎｍの厚さで製膜される。
【０１２２】
その後、基板５３ｂをＸ−Ｙテーブルに設置して、ＹＡＧレーザーの第２高調波（５３２ｎｍ）を、裏面電極層６０の膜面側から照射する。加工速度に適切となるようにレーザーパワーを調整して、裏面電極層６０を下部光電変換セルの直列接続方向に対して垂直な方向へ、基板５３ｂとレーザー光を相対移動して、第１の溝１１０ｂを形成するように幅約６ｍｍから１５ｍｍの所定幅の短冊状にレーザーエッチングする。これによって、隣接する裏面電極層６０は電気的に絶縁される。
【０１２３】
次に、裏面電極層６０の上に、プラズマＣＶＤ装置により、減圧雰囲気：３０００Ｐａ以下、基板温度：約２００℃、プラズマ発生周波数：４０ＭＨｚから１００ＭＨｚにて、光電変換層５９としての微結晶シリコン薄膜からなる微結晶ｎ層／微結晶ｉ層／微結晶ｐ層を順次製膜する。
光電変換層５９は本実施形態では、微結晶ｎ層：ｐドープした微結晶Ｓｉを主とし膜厚２０ｎｍ〜５０ｎｍ、微結晶ｉ層：微結晶Ｓｉを主とし膜厚１．２μｍ〜３．０μｍ、微結晶ｐ層：Ｂドープした微結晶ＳｉＣを主とし膜厚１０ｎｍ〜５０ｎｍである。但し、微結晶ｎ層はアモルファスｎ層であっても良い。
【０１２４】
微結晶シリコン薄膜、特に微結晶ｉ層膜をプラズマＣＶＤ法で形成するにあたり、プラズマ放電電極と基板５３ｂの表面との距離ｄは、３ｍｍから１０ｍｍにすることが好ましい。３ｍｍより小さい場合、大型基板５３に対応する製膜室内の各構成機器精度から距離ｄを一定に保つことが難しくなるとともに、近過ぎて放電が不安定になる恐れがある。１０ｍｍより大きい場合、十分な製膜速度（１ｎｍ／ｓ以上）を得難くなるとともに、プラズマの均一性が低下しイオン衝撃により膜質が低下する。
【０１２５】
製膜した光電変換層５９は、上部光電変換セルと同様にレーザーエッチング処理が施される。光電変換層５９上には、上部光電変換セルと同様に導電性薄膜層５６ｂが製膜された後、エッチング処理される。
【０１２６】
（上部発電モジュールと下部発電モジュールとの接合）
上部光電変換セルと下部光電変換セルとは、互いに導電性薄膜層５６ａ及び導電性薄膜層５６ｂとを対向させ、上部発電モジュールの第４の溝１１５ａと下部発電モジュールの第３の溝１１２ｂとの位置が一致するように配置される。上部光電変換セル及び下部光電変換セルは、第２実施形態乃至第４実施形態と同様に異方性導電接着層２３を介して接合される。
第３実施形態に従って、異方性導電接着層２３を導電性微粒子分散ポリマー接着剤を用いて形成させる場合、導電性薄膜層５６ａの上に異方性導電接着層を形成させた後、エッチング処理を施しても良い。
本実施形態では、ポリマー微粒子と導電性微粒子との混合微粒子を用いて異方性導電接着層を形成させる。本実施形態において、導電性微粒子５８の粒径は、レーザースクライビングの溝幅よりも小さいサイズとする。そのようにすることで、レーザスクライブの溝を跨ぐ導通が生じない。例えば、導電性微粒子の混合量が３０重量％の場合、微粒子の粒子径は、レーザスクライブ溝幅の１／４以下とすることが好ましい。それによって、微粒子同士が連結して繋がる確率が１％以下となる。
【０１２７】
上記実施形態に従って製造された集積型多接合光電変換装置５０において、上部光電変換モジュールまたは下部光電変換モジュールは、面内方向に隣接された光電変換セル間は電気的に分離されている。また、異方性導電接着層２３は、隣り合う導電性微粒子５８が透明絶縁材料５７を介して存在するため面内方向には絶縁性である。しかしながら、異方性導電接着層２３は、厚さ方向に導電性を有するため、導電性薄膜層５６ａと導電性薄膜層５６の間の電気的接続、及び、透明電極層５４と裏面電極層６０との間の電気的接続を同時に取ることができる。すなわち、隣接した各多接合太陽電池同士は直列に電気接続される。また、基板出力は、透明電極層５４及び裏面電極層６０から取り出すことができる。
【０１２８】
また、図７では対向する導電性薄膜層５６ａ及び導電性薄膜層５６ｂが、透明電極層５４と比べて横方向（面内方向）の抵抗が大きく変わらない場合、第４の溝１１５を上部光電変換モジュール５１と下部光電変換モジュール５２に設けたが、導電性薄膜層５６に比べ横方向（面内方向）の抵抗が十分高い不純物をドープした半導体層あるいはグリッド電極層を用いた場合は、第４の溝線１１５を上部光電変換モジュール５１と下部光電変換モジュール５２に設けなくても良い。
【０１２９】
以上の実施例におけるｐｉｎ構造を逆の順にしたシリコン系薄膜太陽電池、その他のシリコン、ゲルマニウム、シリコンゲルマニウム系IV族太陽電池あるいはI−III−VI族化合物、III−V族化合物、II−VI族化合物太陽電池に適用した場合も、本発明を同様に実施できることは明白である。
また、各集積型太陽電池の接続する側の最上層として不純物をドープした低抵抗半導体層の代わりにグリッド電極層を用いたシリコン、ゲルマニウム、シリコンゲルマニウム系ＩＶ族太陽電池あるいはI−III−VI族化合物、III−V族化合物、II−VI族化合物太陽電池においても、本発明を同様に実施できることは明白である。
【産業上の利用可能性】
【０１３０】
本発明は、電気的、光学的機能を有する異種半導体を、導電性微粒子を含む透明絶縁材料を介して接合させることにより、各半導体の機能を併せ持つ新規なデバイスを提供する。例えば、分光感度の異なる光電変換層を導電性微粒子を含む透明絶縁材料を介して接合させることにより、広い波長領域において感度を有する高効率多接合型太陽電池および集積型多接合光電変換装置の製造が可能となる。
【符号の説明】
【０１３１】
１、１０、２０、３０、５０  多接合光電変換装置
２、３、４  光電変換セル
５、１６、２６、３６  導電性薄膜層
６、２３  異方性導電接着層
１１、３１  上部光電変換セル
１２、３２  下部光電変換セル
１３、３３、５３  基板
１４、３４、５４  透明電極層
１５、３５、５５  非晶質シリコン光電変換層
１７、５７  透明絶縁性材料
１８、５８  導電性微粒子
１９、３９、５９  微結晶シリコン光電変換層
２０、４０、６０  裏面電極層
４１  微結晶シリコンゲルマニウム光電変換層
５１  上部光電変換モジュール
５２  下部光電変換モジュール
１１０  第１の溝
１１１  第２の溝
１１２  第３の溝
１１５  第４の溝
【図１】
2011024534.tif 000003
【図２】
2011024534.tif 000004
【図３】
2011024534.tif 000005
【図４】
2011024534.tif 000006
【図５】
2011024534.tif 000007
【図６】
2011024534.tif 000008
【図７】
2011024534.tif 000009
【図８】
2011024534.tif 000010
【図９】
2011024534.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成24年2月22日(2012.2.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
分光感度の異なる複数の光電変換セルを積層し、光学的、電気的に接続してなる多接合光電変換装置であって、
少なくとも光が入射する側と反対側の端部の光電変換セルは、接続する側の最上層にそれぞれ導電性薄膜層を有し、その他の発電セルは接続する側の最上層および最下層にそれぞれ導電性薄膜層を有し、前記最上層および最下層同士を透明絶縁材料中に導電性微粒子を含有した異方性導電接着層を介して接合させたことを特徴とする多接合光電変換装置。
【請求項２】
前記光電変換セルを２つとする請求項１に記載の多接合光電変換装置。
【請求項３】
上部透光性基板上に、透明電極層、上部光電変換層、及び上部導電性薄膜層が順に設けられた上部光電変換セルと、
下部基板上に、裏面電極層、前記上部光電変換層と分光感度の異なる下部光電変換層、及び下部導電性薄膜層が順に設けられた下部光電変換セルと、
接着機能を有する透明絶縁材料、及び、前記透明絶縁材料中に分散される導電性微粒子を含む異方性導電接着層と、
を備え、
前記異方性導電接着層の一方の面に前記上部導電性薄膜層が隣接され、
前記異方性導電接着層の他方の面に前記下部導電性薄膜層が隣接され、
前記光電変換セルと前記下部光電変換セルとが前記異方性導電接着層を介して電気的に直列に接続される多接合光電変換装置。
【請求項４】
前記異方性導電接着層が、下部光電変換層が主に吸収する波長領域の光に対して８０％以上の光透過率を有する請求項３に記載の多接合光電変換装置。
【請求項５】
前記異方性導電接着層の屈折率が１．２以上２．０以下である請求項３または請求項４に記載の多接合光電変換装置。
【請求項６】
前記上部光電変換層が、非晶質シリコンを主とし、
前記透明電極層が、前記上部透光性基板と反対側の表面にテクスチャー構造を有し、
前記テクスチャー構造が、０．１μｍ以上０．３μｍ以下のピッチ及び高さを有する凹凸形状である請求項３乃至請求項５のいずれかに記載の多接合光電変換装置。
【請求項７】
前記下部光電変換層が、微結晶シリコンを主とし、
前記裏面電極層が、前記下部基板と反対側の表面にテクスチャー構造を有し、
前記テクスチャー構造が、０．３μｍ以上１μｍ以下のピッチ及び高さを有する凹凸形状である請求項３乃至請求項６のいずれかに記載の多接合光電変換装置。
【請求項８】
前記導電性薄膜層が、不純物をドープした低抵抗な半導体層又はグリッド電極層の少なくとも一方である請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の多接合光電変換装置。
【請求項９】
前記不純物をドープした低抵抗な半導体層が、透明導電膜層である請求項８に記載の多接合光電変換装置。
【請求項１０】
請求項１乃至請求項９のいずれか１項に記載の分光感度の異なる２つの光電変換セルを積層し、光学的・電気的に接続する集積型多接合光電変換装置であって、
それぞれの集積型光電変換装置は、接続する側の最上層に導電性薄膜層を有し、前記最上層同士と前記最上層の電極と対をなす反対側の電極同士を透明絶縁材料中に導電性微粒子を含有した異方性導電接着層を介して接合させて隣接する各集積型光電変換装置同士を直列に接続させた集積型多接合光電変換装置。
【請求項１１】
透明電極層上に、上部発電部と、前記上部発電部と分離するよう配置された上部導電部を有し、前記上部発電部及び前記上部導電部のそれぞれの最表層に上部導電性薄膜層が設けられた上部光電変換セルが集積化された上部光電変換モジュールと、
裏面電極層上に、上部発電部と分光感度の異なる下部発電部と、前記下部発電部と分離するよう配置された下部導電部を有し、前記下部発電部及び前記下部導電部のそれぞれの最表層に下部導電性薄膜層が設けられた下部光電変換セルが集積化された下部光電変換モジュールと、
透明絶縁材料と、前記透明絶縁材料中に分散される導電性微粒子とを含む異方性導電接着層と、
を備え、
前記異方性導電接着層の一方の面に前記上部導電性薄膜層が隣接され、
前記異方性導電接着層の他方の面に前記下部導電性薄膜層が隣接され、
所定の上部光電変換セルの上部発電部と所定の下部光電変換セルの下部発電部とが対応し、且つ、所定の下部光電変換セルの下部導電部が所定の上部光電変換セルに隣接した上部光電変換セルの上部導電部とが対応し、
前記対応する上部発電部と下部発電部とが前記異方性導電接着層を介して電気的に直列に接続され、
前記対応する上部導電部と下部導電部とが前記異方性導電接着層を介して電気的に接続される集積型多接合光電変換装置。
【請求項１２】
第１半導体上に第１導電性薄膜層を形成させる工程と、
第２半導体上に第２導電性薄膜層を形成させる工程と、
前記第１導電性薄膜層と前記第２導電性薄膜層との間に透明絶縁材料中に導電性微粒子を含有した異方性導電接着層を挿入し、第１集積型光電変換装置と第２集積型光電変換装置とを、異方性導電接着層を介して接合させる工程と、
を備える多接合光電変換装置の製造方法。
【請求項１３】
上部透光性基板上に、透明電極層、上部光電変換層、及び上部導電性薄膜層が順に設けられた上部光電変換セルを形成する工程と、
下部基板上に、裏面電極層、前記上部光電変換層と分光感度の異なる下部光電変換層、及び下部導電性薄膜層が順に設けられた下部光電変換セルを形成する工程と、
接着機能を有する透明絶縁材料、及び、前記透明絶縁材料中に分散される導電性微粒子を含む異方性導電接着層の一方の面に前記上部導電性薄膜層が隣接され、前記異方性導電接着層の他方の面に前記下部導電性薄膜層が隣接されるよう、前記上部光電変換セルと前記異方性導電接着層と前記下部光電変換セルとを配置して積層体とする工程と、
前記積層体を熱圧着して、前記上部光電変換セルと前記異方性導電接着層と前記下部光電変換セルとを接合する工程と、を備える多接合光電変換装置の製造方法。
【請求項１４】
前記異方性導電接着層を、異方性導電接着シート、金属粒子分散ポリマー接着剤、またはポリマー微粒子及び導電性微粒子で構成される混合微粒子のいずれかを用いて形成する請求項１３に記載の多接合光電変換装置の製造方法。
【請求項１５】
透明電極層上に、上部発電部と、前記上部発電部と分離された上部導電部と、前記上部発電部及び前記上部導電部のそれぞれの最表層に上部導電性薄膜層とを有する上部光電変換セルを集積化させて上部光電変換モジュールを製造する工程と、
裏面電極層上に、前記上部発電部と分光感度の異なる下部発電部と、前記下部発電部と分離された下部導電部と、前記下部発電部及び前記下部導電部のそれぞれの最表層に下部導電性薄膜層とを有する下部光電変換セルを集積化させて下部光電変換モジュールを製造する工程と、
接着機能を有する透明絶縁材料、及び、前記透明絶縁材料中に分散される導電性微粒子を含む異方性導電接着層の一方の面に前記上部導電性薄膜層が隣接され、前記異方性導電接着層の他方の面に前記下部導電性薄膜層が隣接され、所定の上部光電変換セルの上部発電部と所定の下部光電変換セルの上部発電部とが対応し、且つ、所定の下部光電変換セルの下部導電部が所定の上部光電変換セルに隣接した上部光電変換セルの上部導電部とが対応するよう、前記上部光電変換モジュールと前記異方性導電接着層と前記下部光電変換モジュールとを配置して積層体とする工程と、
前記積層体を熱圧着して、前記上部光電変換セルと前記異方性導電接着層と前記下部光電変換セル、及び、前記上部導電部と前記異方性導電接着層と前記下部導電部とを接合する工程と、
を備える集積型多接合光電変換装置の製造方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
メカニカルスタック型の光電変換装置は、多端子構造を有し、別々に形成した２つ以上の光電変換セルを機械的に張り合わせて形成される。図９に、メカニカルスタック型の光電変換装置の構成の一例を示す。光電変換装置は、＋極の金属電極上に、ｐ層、ｎ層、及び−（マイナス）極の金属電極が順に積層されたボトムセルと、ボトムセルと同様の構成からなるミドルセル及びトップセルとが順に積層されている。ぞれぞれの金属電極には引き出し線が設けられている。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
本発明の第２の態様は、上部透光性基板上に、透明電極層、上部光電変換層、及び上部導電性薄膜層が順に設けられた上部光電変換セルと、下部基板上に、裏面電極層、前記上部光電変換層と分光感度の異なる下部光電変換層、及び下部導電性薄膜層が順に設けられた下部光電変換セルと、接着機能を有する透明絶縁材料、及び、前記透明絶縁材料中に分散される導電性微粒子を含む異方性導電接着層と、を備え、前記異方性導電接着層の一方の面に前記上部導電性薄膜層が隣接され、前記異方性導電接着層の他方の面に前記下部導電性薄膜層が隣接され、前記上部光電変換セルと前記下部光電変換セルとが前記異方性導電接着層を介して電気的に直列に接続される多接合光電変換装置を提供する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
上記第２の態様によれば、上部光電変換セル及び下部光電変換セルの分光感度は異なるため、広い波長領域の光を吸収可能な光電変換装置となる。上部光電変換セル及び下部光電変換セルは、各光電変換セルに適した製膜プロセスによって製造され得る。従って、モノリシック型の多接合太陽電池で懸念されている上部光電変換セル製造過程における下部光電変換セルへの熱的損傷による性能悪化を心配しなくても良い。異方性導電接着層に含まれる透明絶縁材料は、透光性及び接着性を有する。また、透明絶縁材料は異方性導電接着層の面方向の絶縁性を保持する。透明絶縁材料中に分散される導電性微粒子は、異方性導電接着層の厚さ方向を導電性とし、上部光電変換セルと下部光電変換セルとを電気的に接続する役割を果たす。これによって、２端子構造の多接合光電変換装置とすることができ、各光電変換セルで出力させる必要がない。各光電変換セルと異方性導電接着層との間に位置する導電性薄膜層は、面内方向での導電性を確保する役割を果たす。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３１】
本発明の第５の態様は、分光感度の異なる２つの光電変換セルを積層し、光学的・電気的に接続する集積型多接合光電変換装置であって、それぞれの集積型光電変換装置は、接続する側の最上層に導電性薄膜層を有し、前記最上層同士と前記最上層の電極と対をなす反対側の電極同士を透明絶縁材料中に導電性微粒子を含有した異方性導電接着層を介して接合させて隣接する各集積型光電変換装置同士を直列に接続させた集積型多接合光電変換装置を提供する。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３４】
第５の態様に係る集積型多接合太陽電池においては、各集積型光電変換装置の接合部は点在する透明絶縁材料中に導電性微粒子を含む異方性導電接着層を介して接合されている。そのため、各集積型光電変換装置の接続する側の最上層同士の接続、上記最上層の電極と対をなす反対側の電極同士の接続が可能となる。同時に、両接続部の電気的絶縁はとれているため、隣接する各集積型光電変換装置同士は直列に接続することができる。各集積型太陽電池は個々の最適な条件で製造した上で多接合化が可能である。そのため、モノリシック型の集積型多接合太陽電池に比べ、上部太陽電池セル製造過程における下部太陽電池セルへの熱的損傷による性能悪化、あるいは集積化過程での良品率の低下の恐れがなくなる。すなわち、性能を向上させた集積型多接合光電変換装置を高い良品率で得ることが可能となる。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３７】
本発明の第７の態様は、透明電極層上に、上部発電部と、前記上部発電部と分離された上部導電部と、前記上部発電部及び前記上部導電部のそれぞれの最表層に上部導電性薄膜層とを有する上部光電変換セルを集積化させて上部光電変換モジュールを製造する工程と、裏面電極層上に、下部発電部と、前記下部発電部と分離された下部導電部と、前記下部発電部及び前記下部導電部のそれぞれの最表層に下部導電性薄膜層とを有する下部光電変換セルを集積化させて下部光電変換モジュールを製造する工程と、接着機能を有する透明絶縁材料、及び、前記透明絶縁材料中に分散される導電性微粒子を含む異方性導電接着層の一方の面に前記上部導電性薄膜層が隣接され、前記異方性導電接着層の他方の面に前記下部導電性薄膜層が隣接され、所定の上部光電変換セルの上部発電部と所定の下部光電変換セルの下部発電部とが対応し、且つ、所定の下部光電変換セルの下部導電部が所定の上部光電変換セルに隣接した上部光電変換セルの上部導電部とが対応するよう、前記上部光電変換モジュールと前記異方性導電接着層と前記下部光電変換モジュールとを配置して積層体とする工程と、前記積層体を熱圧着して、前記上部光電変換セルと前記異方性導電接着層と前記下部光電変換セル、及び、前記上部導電部と前記異方性導電接着層と前記下部導電部とを接合する工程と、を備える集積型多接合光電変換装置の製造方法を提供する。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４０】
【図１】第１実施形態に係る光電変換装置１の構成を示す概略図である。
【図２】無アルカリガラス／ＡＣＦ／無アルカリガラス構造の光透過特性を示すグラフである。
【図３】第２実施形態に係る多接合光電変換装置１０の構成を示す概略図である。
【図４】第５実施形態に係る多接合光電変換装置２０の構成を示す概略図である。
【図５】第６実施形態に係る光電変換装置３０の構成を示す概略図である。
【図６】第７実施形態に係る光電変換装置５０の構成を示す概略図である。
【図７】第７実施形態に係る光電変換装置５０の製造方法を説明する図である。
【図８】従来の多接合光電変換装置の構成を示す概略図である。
【図９】従来の多接合光電変換装置の構成を示す概略図である。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４３】
ｐｎ接合セル２は、ｐ層２ｂとｎ層２ａとから構成されるトップセルである。ｐｎ接合セル３は、ｐ層２ｄとｎ層２ｃとから構成されるミドルセルである。ｐｎ接合セル４は、ｐ層２ｆとｎ層２ｅとから構成されるボトムセルである。上記３つのｐｎ接合セルは、それぞれ図５のメカニカルスタック太陽電池におけるトップセル、ミドルセル及びボトムセルに対応する光電変換層である。
上記ｐｎ接合セルは異種太陽電池として構成され、ｐｉｎ構造も取り得る。また、ｐ型半導体層とｎ型半導体層の順序を逆さにしたｎｉｐ構造、ｎｐ構造も取り得る。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５４】
図１のように各層を積み上げ配置した積層体は、全体的に加熱されながら、矢印の領域（低抵抗半導体層５ａ／異方性導電接着層６ａ／低抵抗半導体層５ｂ、及び、グリッド電極層５ｃ／異方性導電接着層６ｂ／グリッド電極層５ｄの各界面）が圧縮される向き（接合ｓの矢印方向）に加圧される。これによって各ｐｎ接合セル間が接合される。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７８】
図３の実施形態と図１の基本構造との対応関係は以下のようになる。
図３の透明電極層１４は、図１の電極に対応する。図３のｐ型非晶質シリコン膜層層１５ａ、ｉ型非晶質シリコン膜層層１５ｂおよびｎ型非晶質シリコン膜層層１５ｃは、図１のｐｎ層２に対応する。図３の導電性薄膜層１６ａは、図１の低抵抗半導体層５ａに対応する。図３の異方性導電接着層２３は、図１の異方性導電接着層６ａに対応する。図３の導電性薄膜層１６ｂは、図１の不純物をドープした低抵抗半導体層５ｂに対応する。
図３のｐ型微結晶シリコン膜層１９ａ、ｉ型微結晶シリコン膜層１９ｂおよびｎ型微結晶シリコン膜層１９ｃは、図１のｐｎ層３に対応する。
なお、図４乃至図６の第５実施形態乃至第７実施形態も上記説明と同じ対応関係になる。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９７】
上部光電変換セル３１の光電変換層３５のｎ層３５ｃは、ＳｉＨ４、Ｈ２を主原料とし、ＰＨ３をドーピングガスに用いて、高周波プラズマにて反応生成させた結晶成分を含むＳｉ膜であり得る。ｎ層３５ｃは、単膜でラマン分光での非晶質Ｓｉ成分：４８０ｃｍ−１の強度に対してＳｉの結晶成分：５２０ｃｍ−１の強度比（以下、ラマン比）が２以上である。ｎ層３５ｃの膜厚は１０ｎｍ以上８０ｎｍ以下とすることが好ましい。また、上記ｐ層３５ａとｉ層３５ｂとの間には、界面特性を良くするためにバッファー層(図示略)を設けても良い。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１０５】
また、界面特性を良くするために、ｎ層とｉ層との間、或いはｉ層とｐ層との間に、組成調整層（図示略）を設けても良い。組成調整層は、ｉ層からｎ層或いはｐ層界面に向けてＧｅの組成比をｉ層本体の組成比から０になるように変化させる。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１０６】
更に下部光電変換セルの第２光電変換層４１上に、プラズマＣＶＤ装置により、減圧雰囲気：３０００Ｐａ以下、基板温度：約２００℃、プラズマ生成周波数：４０ＭＨｚ以上１００ＭＨｚ以下にて、下部光電変換セルの第１光電変換層３９として、微結晶Ｓｉからなるｎ層３９ｃ、ｉ層３９ｂ、ｐ層３９ａを順次積層する。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１１１】
上記実施形態では、下部光電変換セル３２の光電変換層を２層構成としたが、上部光電変換セル３１の光電変換層を複層としても良い。一般に、非晶質シリコン光電変換層と微結晶シリコン光電変換層とでは、最適な製膜条件が異なる。そのため、１つの光電変換セルに複数の光電変換層を積層させる場合、複数の光電変換層は、結晶（非結晶）状態が共通の材料から選択されることが好ましい。例えば、上部光電変換セル３１が、光入射側から順に、非晶質Ｓｉを主とするｉ層を備えた光電変換層と、非晶質ＳｉＧeを主とするｉ層を備えた別の光電変換層とを有する多接合光電変換セルとしても良い。
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１１２】
〔第７実施形態〕
第７実施形態は、上部光電変換モジュールを集積型水素化非晶質シリコン薄膜太陽電池、下部光電変換モジュールを集積型微結晶シリコン太陽電池とする。図６は、第７実施形態に係る集積型多接合光電変換装置５０の構成を示す概略図である。本実施形態において、上部光電変換モジュールと下部光電変換モジュールとは、第２実施形態乃至第４実施形態と同様に異方性導電接着層を介して電気的に接続される。
【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１１３】
次に、図７を参照して集積型多接合光電変換装置５０の製造方法について説明する。
（上部光電変換モジュール）
本実施形態では、基板５３ａは面積が１ｍ２を越える大型の基板として、ソーダフロートガラス基板（例えば１．４ｍ×１．１ｍ×板厚：３．０ｍｍから４．５ｍｍ）を使用する。基板端面は熱応力や衝撃などによる破損防止にコーナー面取りやＲ面取り加工されていることが望ましい。
【手続補正１８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１２１】
（下部光電変換モジュール）
上部光電変換セル５１と同様に、ソーダフロートガラス基板５３ｂを使用する。
基板５３ｂ上には、裏面電極層６０を形成させる。本実施形態において、裏面電極層６０は、基板５３ｂ側から順に導電性酸化物膜６０ａ、金属電極膜６０ｂ、導電性酸化物膜６０ｃから構成される。
導電性酸化物膜６０ａは、例えば、ＺｎＯ（ＧａまたはＡｌドープＺｎＯ）膜をスパッタリング装置により減圧雰囲気下、約１５０℃で製膜する。ＧａまたはＡｌのドーピング量は、適宜設定する。本実施形態では、Ａｌを４重量％ドーピングしたＺｎＯを２μｍの厚さで堆積する。その後、導電性酸化物膜６０ａは、塩酸またはプラズマを用いてエッチングされ、平均厚さ１μｍ、表面にピッチ及び高さがともにサブミクロン程度の凹凸形状を有する膜となる。なお、図６及び図７では、各光電変換モジュールの層構成が見やすくなるよう、各層の凹凸形状の図示は省略した。
金属電極膜６０ｂは、厚さ１００ｎｍのＡｇ膜とし、スパッタリング装置により減圧雰囲気、非加熱で製膜する。
金属電極膜６０ｂの上には、導電性酸化物膜６０ｃとして、更にＡｌを４重量％ドーピングしたＺｎＯが３０ｎｍの厚さで製膜される。
【手続補正１９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１２６】
（上部光電変換モジュールと下部光電変換モジュールとの接合）
上部光電変換セルと下部光電変換セルとは、互いに導電性薄膜層５６ａ及び導電性薄膜層５６ｂとを対向させ、上部光電変換モジュールの第４の溝１１５ａと下部光電変換モジュールの第３の溝１１２ｂとの位置が一致するように配置される。上部光電変換セル及び下部光電変換セルは、第２実施形態乃至第４実施形態と同様に異方性導電接着層２３を介して接合される。
第３実施形態に従って、異方性導電接着層２３を導電性微粒子分散ポリマー接着剤を用いて形成させる場合、導電性薄膜層５６ａの上に異方性導電接着層を形成させた後、エッチング処理を施しても良い。
本実施形態では、ポリマー微粒子と導電性微粒子との混合微粒子を用いて異方性導電接着層を形成させる。本実施形態において、導電性微粒子５８の粒径は、レーザースクライビングの溝幅よりも小さいサイズとする。そのようにすることで、レーザスクライブの溝を跨ぐ導通が生じない。例えば、導電性微粒子の混合量が３０重量％の場合、微粒子の粒子径は、レーザスクライブ溝幅の１／４以下とすることが好ましい。それによって、微粒子同士が連結して繋がる確率が１％以下となる。
【手続補正２０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１２７】
上記実施形態に従って製造された集積型多接合光電変換装置５０において、上部光電変換モジュールまたは下部光電変換モジュールは、面内方向に隣接された光電変換セル間は電気的に分離されている。また、異方性導電接着層２３は、隣り合う導電性微粒子５８が透明絶縁材料５７を介して存在するため面内方向には絶縁性である。しかしながら、異方性導電接着層２３は、厚さ方向に導電性を有するため、導電性薄膜層５６ａと導電性薄膜層５６ｂの間の電気的接続、及び、透明電極層５４と裏面電極層６０との間の電気的接続を同時に取ることができる。すなわち、隣接した各多接合太陽電池同士は直列に電気接続される。また、基板出力は、透明電極層５４及び裏面電極層６０から取り出すことができる。
【国際調査報告】
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